低碱高强硅铝聚合材料的研究

以煅烧铝土矿选尾矿、矿渣微粉、水玻璃为主要原料,在800℃下煅烧1 h制备得到高强硅铝聚合材料。用XRD和SEM研究了反应产物的相组成和微观结构,并着重比较研究了该材料与特种水泥的抗化学侵蚀性能差异。结果表明:制备得到的胶砂试样,28d抗折、抗压强度分别达到10.2MPa,60.2MPa;试样分别经3%硫酸钠、3%硫酸镁溶液浸泡28 d后,其强度没有下降反而略有上升,在石膏掺量为7%的硫酸盐环境中,其累计膨胀率远远小于中抗硫酸盐硅酸盐水泥的;分别经5%盐酸、5%硫酸溶液浸泡28d后,其质量损失及强度损失均小于铝酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥的。制备得到的硅铝聚合材料具有优异的抗硫酸盐侵蚀性能、一定的耐稀酸侵蚀性能。     

硅微粉对高炉渣矿物聚合材料性能的影响

以高炉渣为主要原料,煅烧高岭土为主要配料制备矿物聚合材料,28d抗压强度为43MPa,抗折强度为6MPa。在固体粉料中添加硅微粉,考察其对聚合材料性能的影响,实验结果表明,添加硅微粉后,材料气孔率降低,28d抗压强度提高了约30%,达57MPa,抗折强度提高了约50%,为9.5MPa,同时材料的流动性和抗淡水侵蚀能力显著增强。XRD及SEM分析表明,加入硅微粉后,聚合反应完全,产物非结晶态趋势增强,三维架构中形成更多四面体结构,材料裂纹相对减少,且断口参差不齐,材料韧性得到了提高。     

利用膨胀珍珠岩制备轻质矿物聚合材料的实验研究

以膨胀珍珠岩为主要原料,天津蓟县白云质泥岩焙烧熟料作配料,掺以少量的偏高岭石或粉煤灰制备了膨胀珍珠岩轻质矿物聚合材料.制品性能符合国家标准GB/T 10303-2001 350号合格品的技术指标.讨论了物料配比、成型压力、粒度级配以及固化反应温度和反应时间等因素对制品性能的影响,得出了优化的工艺条件为:固/液(质量比)=2,珍珠岩/熟料(质量比)=3;或固/液(质量比)=2,珍珠岩/熟料(质量比)=4,偏高岭石/熟料(质量比)=0.4.红外光谱分析显示铝硅酸盐凝胶相脱水固化而形成的基体相很可能具有与蛋白石相类似的微观结构.     

煤矸石质硅铝基材料胶凝机理的研究

系统地开展了利用低温煅烧煤矸石为主要原料制备早期强度高、水化热低且具有良好固土特性的硅铝基胶凝材料的基础研究.采用结构分析的方法,运用高分辨固体核磁共振、液体核磁共振和红外光谱等分析手段研究了煤矸石和高岭石在煅烧、碱介质中溶出和胶凝过程中硅、铝配位的变化,结合其胶凝产物的物相、形貌和水化热,从结构、配位和物相转变的角度来研究煤矸石质硅铝基胶凝材料胶凝机理.揭示了煤矸石的煅烧过程就是铝氧八面体中铝的四配位转化以及铝氧四面体和硅氧四面体解聚过程的重要规律,其中铝氧八面体中铝的四配位转化是煤矸石产生胶凝活性的本源.证明了煤矸石和高岭石在煅烧过程中铝配位的变化与地质界Thompson定律相吻合.比较研究了煤矸石和高岭石的活性与其结构之间的关系,发现低于900℃煅烧煤矸石的红外光谱中,560cm-1附近吸收峰的强度与Si、Al离子的溶出量具有正相关性;五配位铝是偏高岭石具有高活性的主要原因.证明了由于一价和二价阳离子的存在,以高岭石为主要矿物的煤矸石在煅烧过程中没有出现五配位铝.通过对硅铝质物料Si2p、Al2p和Ols结合能与其胶凝材料力学性能之间关系的研究,提出用硅、铝电子结合能评价硅铝物料胶凝活性的新方法.深入研究了不同介质条件下煅烧煤矸石的溶出特性及其胶凝机理.研究表明:煅烧煤矸石在碱性溶液中是以单聚体硅酸根离子和单聚体铝酸根离子的形式溶出;(HO)3SiO-和Al(OH)4-的溶出证明硅铝基胶凝材料反应初期是硅氧四面体和铝氧四面体的再解聚过程,体现在反应后,27Al和29Si NMR谱的共振峰向低场偏移;以硅酸钾为溶出介质,煅烧煤矸石溶出渣29Si MAS NMR谱中-97.36×10-6共振峰的出现揭示了硅铝基胶凝材料胶凝过程中原位键合的作用;随着反应的进行,27Al和29Si NMR共振峰都向高场偏移,表明胶凝过程中与中心铝原子在次级配位圈上直接连接[SiO4]四面体数量增多以及反应产物中硅氧四面体聚合度的增加.根据胶凝过程中硅、铝配位的变化,提出了硅铝基胶凝材料原位键合的反应机理,并将胶凝过程概括为解聚过程、胶结过程、原位键合过程和缩聚过程.     

纳米硅铝管功能材料生产技术的开发

报道了采用原始矿物硅铝资源为原料，通过独特、简单的化学处理方法，开发出高产率、低成本生产纳米硅铝管技术。电镜照片显示，纳米硅铝管具有20nm左右的内孔直径，长度约500-1000nm。XRD表征结果显示，原始矿物原料和化学处理的样品都具有高岭土晶体结构特征，经过化学处理后的样品表现出更好的晶体特征，而经过高温焙烧（850℃）后样品的晶体结构消失，表明晶体结构经过高温处理后结构崩塌。     

快速凝固和直流电处理对铝硅合金中硅形态影响

用氮气雾化法制取了Ａｌ－２１．５４％Ｓｉ合金微粒并进行７００℃重熔处理，对加Ｓｒ变质的Ａｌ－１３．２３％Ｓｉ合金熔体进行了直流电处理。用扫描和透射电研究了不同处理条件对Ａｌ－Ｓｉ合金中共晶硅生长形态的影响。结果表明，快速凝固法制取的合金微粒与重熔处理试样中，共晶硅呈球状和条状。加Ｓｉ变质的共晶硅为弯扭的纤维状，直流电熔体处理后共晶硅转变为圆状，其颗粒尺寸为５０－２００ｎｍ。     

Zr对过共晶铝硅合金中初生硅组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等实验手段,研究了质量分数为1%、3%和5%的Zr对Al-20Si铝合金铸态组织的影响。结果表明,随着Zr质量分数的增加,初生硅颗粒尺寸逐渐变大。加入Zr后,反应生成了AlSi4Zr5,毒化了形核核心,使晶粒长大;同时Zr使初生硅周围分枝状的α-Al"晕圈"形成充分,减小了对初生硅生长的抑制。     

PMMA/硅铝包覆铝酸锶复合发光材料的制备和发光性能

采用原位乳液聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/硅铝包覆(SrAl2O4:Eu,Dy)复合发光材料。通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和热失重(TGA)测定,研究了复合发光材料的结构,结果表明,复合发光材料中聚合物分子与硅铝包覆(SrAl2O4:Eu,Dy)之间是通过键合的方式结合;通过荧光光谱和发光亮度测试,研究了复合发光材料的发光特性和余辉性能,结果表明,在硅铝包覆(SrAl2O4:Eu,Dy)表面共价结合上PMMA后仍能保持SrAl2O4:Eu,Dy原有的发光性能。     

铝硅闭孔泡沫铝吸声性能研究

利用熔体转移发泡法制备了不同孔隙率(厚度为20mm;孔隙率为67.3%、77.7%、80.4%、88.1%)和不同厚度(孔隙率为79.6%;厚度为10、20、30mm)的铝硅闭孔泡沫铝,运用驻波管法对其吸声性能进行了测试,对其吸声机理进行了探讨,并研究了孔隙率和厚度对其吸声性能的影响.结果发现铝硅闭孔泡沫铝吸声主要是通过亥姆霍兹共振器结构和孔壁微孔以及裂缝等来实现的,实验进一步证实其吸声特性曲线符合理论分析.铝硅闭孔泡沫铝的孔隙率和厚度对其吸声性能影响显著:吸声系数随孔隙率增加而增加;低频阶段,吸声系数随厚度的增加而提高,高频阶段,吸声系数随厚度的增加而下降,但整体吸声性能受厚度影响较小,只出现了最高吸声系数向低频处迁移的现象.     

活性激发过程中粉煤灰硅氧多面体结构变化的核磁共振研究

采用固相核磁共振(NMR)技术,对粉煤灰在化学激发剂作用下硅氧多面体结构的变化进行了研究.结果表明:激发剂使得粉煤灰玻璃体硅氧多面体网络结构部分由集中的高聚态向分散的低聚态转变,粉煤灰活性被有效地激发,水化产物中有较多的组群状硅氧结构体.     

Characterization of mono- and diphasic mullite precursor powders prepared by aqueous routes. 27Al and 29Si MAS-NMR spectroscopy investigations

The structural evolution from amorphous to crystalline mullite, for different 3Al₂O₃ · 2SiO₂ mono- and diphasic precursors, has been investigated by ²⁹Si and ²⁷Al magic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR) spectroscopy. The crystallization has also been studied by X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). The chemical composition in the aluminosilicate network of the diphasic precursors and in the crystallized phases has been determined from the ²⁹Si NMR spectra. A close agreement is found with the composition deduced from the lattice parameters measured by XRD. For monophasic precursors the amount of hexa-coordinated aluminium atoms decreases when the temperature increases while Al(IV) and Al(V) increase. Al(VI) practically completely disappears just before the crystallization at 980 °C. An alumina-rich mullite 2Al₂O₃ · SiO₂ (21 mullite) is then formed through a strong exotherm. An enthalpy of 75 kJ per mol is determined for the crystallization of the 21 mullite. At higher temperatures the segregated silica is progressively reincorporated into the mullite lattice. For diphasic precursors the ²⁹Si NMR spectroscopy shows the segregation of silica. The aluminosilicate network is then richer in alumina and the amount of remaining AlO₆ octahedra before the crystallization at 980 °C is higher. Spinel crystallizes and continues to become richer in alumina until it reacts with silica to form the stoichiometric 32 mullite at 1260–1275 °C. The nature of the crystallization is related to the local composition of the amorphous alumino-silicate network and to the amount of AlO₆ octahedra on approaching 980 °C.     

激冷非晶/纳米晶Al65Si35合金的显微组织

用单辊熔体激冷法制得Al65Si35（原子分数/％，下同）的铝硅合金薄带，厚度为0.02-0.03mm，宽度2mm。经过透射电子显微分析、能谱分析和X射线衍射分析。结果表明该合金的组织结构由纳米Si相、acc-Al纳米颗粒主非晶相组成。形成了纳米/非晶复合材料。合金的显微硬度达到HV230。     

Microstructural,mechanical and tribological properties of Al–7Si–(0–5)Zn alloys

A series of Al–7Si–(0–5)Zn alloys were produced by permanent mould casting and their microstructure, mechanical and tribological properties were investigated in as-cast state. The microstructure of Al–7Si alloy consisted of α-Al dendrites surrounded by eutectic Al–Si mixture and a small amount of primary silicon particles. Addition of zinc into Al–7Si alloy resulted in the formation of α-solid solution and an increase in size and volume fraction of primary silicon particles. Moreover, these particles gathered inside interdendritic regions of the ternary Al–7Si–Zn alloys. The density, strength and hardness of Al–7Si–Zn alloys increased continuously with increasing zinc content, but their elongation to fracture and impact energy showed a reverse trend. It was also observed that zinc had no significant effect on the friction coefficient of the alloys, but their wear volume decreased with increasing zinc content up to 4%, above which the trend reversed. The wear surfaces of the alloys were characterized mainly by smearing layer with some degree of oxidation. In addition, delamination and fine scratches were observed on the worn surface. It was concluded that the addition of zinc up to 4% improves both mechanical and wear behaviour of Al–7Si alloy.     

粉末冶金SiC_p/Al复合材料制备工艺对SiC_p分布均匀性的影响EI

从宏观和微观角度 ,系统地研究了粉末冶金法 Si Cp/ Al复合材料制备工艺对 Si Cp 分布均匀性的影响。研究结果表明 :混粉过程中 ,粉末混合物宏观均匀很容易达到 ,但微观均匀较差。干混存在最佳混合时间。挤压过程可大大提高 Si Cp 分布微观均匀性。     

Determination of the Al/Si distribution in synthetic K x Mg2Al4+x Si5−x O18 (0< x ⩽1) cordierites by 29Si and 27Al MAS-NMR spectroscopy

²⁹Si magic angle spinning-nuclear magnetic resonance study of three samples of potassium-substituted hexagonal cordierites with K_xMg₂Al_4+xSi_5–xO₁₈ formula (x=0.25, 0.50, 1) has allowed the determination, in each case, of the distribution of aluminium and silicon atoms among the tetrahedral framework sites. It has been shown that the excess of aluminium compensating for the insertion of potassium within the hexagonal channels is accommodated by only the T(2) sites of the six-membered rings. A short-range order, which decreases with increasing potassium content, has been evidenced, in agreement with the results from the Rietveld refinement of neutron diffraction data.     

熔渗温度对Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用无压熔渗法制备Si/Al复合材料,研究了熔渗温度对所制备Si/Al复合材料Si相形貌的影响,对Si相间基体合金的凝固组织进行了分析,测试了Si/Al复合材料热膨胀系数、热导率及抗弯强度。结果表明,在相同熔渗时间下,随着熔渗温度升高,所制备Si/Al复合材料中Si相从颗粒状到形成网络状。Si相间的Al-Si基体合金中不再是典型的初生相和共晶组织,而是出现了类似离异共晶的结晶现象,即初晶Si和共晶Si是在原存的Si相上结晶长大。XRD分析显示在所制备复合材料中只有Si相和Al相。随着熔渗温度升高复合材料热膨胀系数、热导率以及抗弯强度均出现下降。     

微波消解-等离子体光谱法测定钒氮合金中硅、锰、磷、铝

建立了微波消解等离子体光谱法直接同时测定钒氮合金中Si、Mn、P、Al四种杂质元素的新方法。至目前为止,此方法未见报道。通过对微波消解试样参数、基体效应、光谱干扰、等离子体测定条件等多方面的考察,优选了检测条件。方法简便快捷、易于实际操作。各杂质离子平均回收率为95%~111%,相对标准偏差RSD小于3%。     

过喷粉热压烧结Al50Si50合金的摩擦磨损性能研究

利用喷射沉积过喷粉热压烧结制备了 Al50Si50合金,用 MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机来测试不同热压烧结工艺条件下所制备合金的摩擦磨损性能,用金相显微镜和扫描电镜观察其组织和磨损形貌,并分析其磨损机理。研究结果表明：随着烧结压力增加、温度升高、时间延长,热压烧结试样的密度和致密度增加,摩擦系数和比磨损率降低。试样的磨损过程中存在磨料磨损和黏着磨损两种机制,且由于摩擦磨损过程中 Si 相的存在导致材料以磨料磨损为主。     

闭孔泡沫Mg2Si/Al复合材料的制备及压缩性能研究

采用熔体发泡法,以原位自生Mg2Si/Al复合材料为基体,CaCO3作发泡剂,通过控制温度和搅拌参数,成功制备出不同密度的闭孔泡沫铝。通过静态压缩性能试验发现:泡沫Mg2Si/Al复合材料的压缩过程具备泡沫金属压缩变形的三阶段(弹性变形、应力平台区、致密化阶段)特征;压缩屈服强度和平台应力均随密度增加而增大;屈服点附近应力值下降,应力平台区出现锯齿波形,暴露出孔壁的脆性破裂特征。经过人工时效热处理,泡沫Mg2Si/Al复合材料的屈服强度显著增大。通过观察孔壁的微观组织发现,Al基体被孔壁中粗大的Al+Mg2Si伪共晶组织所割裂。