溶胶-凝胶和碳热还原法制备碳化钛的研究

以钛酸四丁酯和酚醛树脂为原料，乙二醇甲醚为溶剂，冰乙酸为稳定剂，在硝酸的催化下制备出凝胶前驱体，再将制得的前驱体于流通的氩气环境中经高温碳热还原得到碳化钛。讨论了各因素对凝胶时间的影响，用TG，XRD和SEM对制得的前驱体和产品进行了表征。结果表明，控制溶液的pH在2～3，水与钛酸四丁酯的物质的量比为6：1，溶剂与钛酸四丁酯的体积比为4：1时，得到的凝胶红棕色透明，所需时间最短；且由XRD和SEM分析可知，碳热还原反应是由TiO2经历一系列的低价态氧化物转变完成的；前驱体在氩气环境中经1400℃反应1h后生成的产物为TiC，其表面光洁，粒径分布均匀，大小为0．1～0．5μm。     

非水解溶胶-凝胶碳热还原氮化法制备TiN粉体研究

首先,以四氯化钛为原料,异丙醚为氧供体,二氯甲烷为溶剂,采用非水解溶胶凝胶法合成高活性的TiO2凝胶;其次以其为钛源,选用分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮为碳源,采用碳热还原氮化法合成TiN粉体。X射线衍射仪、场发射扫描电镜和激光粒度仪测试结果表明,与水解法相比,采用非水解法合成的TiO2凝胶经800℃煅烧0．5h仍为活性较高的锐钛矿相,以该凝胶为钛源,经1200℃碳热还原氮化2h可合成纯度相对较高的TiN粉体,将合成温度升至1300℃还原氮化5h可合成更高纯度的TiN粉体。TiN粉体颗粒呈近似球形,发育较好,粒径在1μm以下,激光粒度测定粒径主要集中在10μm左右,d50为8μm。     

溶胶--凝胶碳热还原法制备硼化锆超细粉体

以氧氯化锆、硼酸、葡萄糖等为原料,在柠檬酸和乙二醇的螯合作用下,采用溶胶--凝胶、碳热还原工艺合成了ZrB2超细粉体。研究了原料配比及合成温度对合成超细粉体的影响。结果表明:不同的B/Zr及C/Zr摩尔比显著影响ZrB2超细粉体的合成,其最佳摩尔比为:n(B)/n(Zr)=2.5,n(C)/n(Zr)=6.5;当热处理温度为1 773K时能够合成纯相的ZrB2超细粉体;1 773K保温2h条件下合成的ZrB2超细粉体的颗粒尺寸为1~2μm,晶粒尺寸为55nm。     

溶胶-凝胶和微波碳热还原氮化法合成β-sialon超细粉

以正硅酸乙酯(tetraethoxysilane,TEOS),硝酸铝,蔗糖等为原料,通过溶胶-凝胶和微波碳热还原氮化法合成了β-sialon超细粉.研究了铝碳摩尔比、温度、埋粉条件、晶种、添加剂等工艺条件对合成β-sialon超细粉的影响.结果表明:铝碳摩尔比显著影响β-sialon超细粉的合成,过量碳有利于形成β-sialon超细粉.1573～1623 K为最佳合成温度.埋粉不利于β-sialon超细粉的合成.晶种对β-sialon超细粉的合成没有显著影响,添加剂Fe2O3对反应有明显促进作用.用场发射扫描式电子显微镜观察产物的显微形貌,结果表明:合成β-sialon超细粉的粒度大约为100nm.     

溶胶-凝胶-碳热还原法制备富碳β-SiC纳米粉体

采用溶胶-凝胶-碳热还原法,以正硅酸乙酯和蔗糖为原料,在0.1 MPaAr气气氛中碳热还原合成β-SiC纳米粉体。通过X射线衍射、Raman光谱、扫描电镜和透射电镜对β-SiC纳米粉体的物相、微观结构及形貌进行了表征。结果表明:当合成温度为1 600℃时,已经开始生成β-SiC相,随着温度升高至1 700℃,完全生成了含有C_(Si)缺陷的富碳β-SiC相。β-SiC纳米粉体表现为纳米级的团聚颗粒,平均粒径为40 nm,并生成晶须。对β-SiC纳米粉体的碳热还原反应机理进行了分析,结果表明:溶胶-凝胶法明显降低了生成气态SiO控制反应的温度。     

钙辅助溶胶-凝胶碳热还原法合成超细氮化铝粉体

以硝酸铝、葡萄糖和硝酸钙为原料,通过溶胶-凝胶工艺获得了组分均匀的Al2O3、C和CaO前驱体,进而利用碳热还原反应合成超细氮化铝粉体,探讨了钙助剂对氮化铝合成温度及粉体颗粒生长的影响规律。结果表明：钙助剂的添加,通过与前驱体中氧化铝在较低温度下发生反应,先后生成CaAl4O7、Ca3Al10O18、CaAl2O4和Ca12Al14O33等铝酸钙相;上述铝酸钙相能在较低温度下形成液相,可有效促进氮化铝的合成和粉体颗粒的生长,从而在1400 ℃合成纯相氮化铝。当原料中钙铝摩尔比为0.0262时,在1350 ℃氮化得到了粒径60-80 nm的氮化铝粉体,仅有少量铝酸钙相存在;当氮化温度上升至1400 ℃时,铝酸钙相因挥发而消失,得到粒径100-180 nm的单相氮化铝粉体。     

溶胶-凝皎-碳热还原法制备富碳β-SiC纳米粉体

采用溶胶-凝胶-碳热还原法,以正硅酸乙酯和蔗糖为原料,在0.1 MPaAr气气氛中碳熟还原合成β-SiC纳米粉体.通过x射线衍射,Raman光谱、扫描电镜和透射电镜对β-SiC纳米粉体的物相、微观结构及形貌进行了表征.结果表明:当合成温度为1 600℃时,已经开始生成β-SiC相,随着温度升高至1 700℃,完全生成了含有Csi缺陷的富碳β-Sic相.β-SiC纳米粉体表现为纳米级的团聚颗粒,平均粒径为40nm,并生成晶须.对β-SiC纳米粉体的碳热还原反应机理进行了分析,结果表明:溶胶-凝胶法明显降低了生成气态SiO控制反应的温度.     

非水解溶胶—凝胶碳热还原氮化法制备TiN粉体研究

首先,以四氯化钛为原料,异丙醚为氧供体,二氯甲烷为溶剂,采用非水解溶胶-凝胶法合成高活性的TiO2凝胶;其次以其为钛源,选用分子量为1 300 000的聚乙烯吡咯烷酮为碳源,采用碳热还原氮化法合成TiN粉体。X射线衍射仪、场发射扫描电镜和激光粒度仪测试结果表明,与水解法相比,采用非水解法合成的TiO2凝胶经800℃煅烧0.5h仍为活性较高的锐钛矿相,以该凝胶为钛源,经1 200℃碳热还原氮化2h可合成纯度相对较高的TiN粉体,将合成温度升至1 300℃还原氮化5h可合成更高纯度的TiN粉体。TiN粉体颗粒呈近似球形,发育较好,粒径在1μm以下,激光粒度测定粒径主要集中在10μm左右,d50为8μm。     

非水解溶胶-凝胶碳热还原氮化法制备TiN薄膜研究

以四氯化钛和无水乙醇为前驱体原料,按C/Ti摩尔比为12:1引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP,分子量为1 300 000)作为碳源,采用非水解溶胶-凝胶碳热还原氮化技术,在流量为30ml/min高纯N2中,经1300℃碳热还原氮化5h,在石英基片上制备出具有金黄色光泽的TiN薄膜。利用XRD、RAMAN和FE-SEM表征TiN薄膜物相组成及显微结构,结果表明:薄膜为具有NaCl型面心立方结构的δ-TiN晶相,薄膜中TiN晶体在其最小应变能晶面(111)择优生长,部分晶粒呈棱角分明的三棱椎状,晶界清晰,薄膜厚度在200nm左右。镀有TiN薄膜的石英基片,在可见光范围内透过率峰值为13%,在近红外区域的反射率接近70%。     

碳热还原法合成Si3N4的研究

研究了碳热还原法合成Ｓ３Ｎ４粉末中原料配比、Ｎ２流量，反应压力、反应莳晶种等因素对氮化的影响，获得了较佳的工艺参数，研制出氮含量大于３７％，平均粒径小于１．５μｍ的α－Ｓｉ３Ｎ４粉末。     

SiC晶须表面涂覆Al2O3的溶胶—凝胶工艺及机理

用异丙醇铝为先驱体通过溶胶-凝胶工艺成功地在SiC晶须表面涂覆了5—30nm的Al_2O_2涂层。认为SiC表面与Al(OC_2H_7)_2(OH)形成配位键并构成胶团是形成涂层的重要机制。研究了溶胶浓度、晶须预处理,晶须直径和反复涂层对涂层效果的影响。     

高岭石/聚苯乙烯插层复合物碳热还原反应制备碳化硅晶须/氧化铝复相陶瓷粉体

以二甲基亚砜(dimethylsuIfox.de,DMSO)为插层剂制得高岭石/DMSO插层复合物,将苯乙烯单体与高岭石,DMSO插层复合物进行置换反应, 成功地将苯乙烯单体引入高岭石层间,层间苯乙烯在加热条件下聚合,制得高岭石/聚苯已烯捅层复合物.以高岭石/聚苯乙烯插层复合物为原料,在氩气保护气氛下,于1500℃碳热还原反应制备碳化硅晶须/氧化铝(SiCw/Al2O3)复相陶瓷粉体.结果表明:在高岭石/聚苯乙烯插层复合物中,高岭石 的层间距由0.717nm扩张到1.130nm,插层率接近100%.插层作用影响了层间羟基基团的振动,使其键合方式发生改变.X射线衍射和扫描电镜分 析表明:合成出SiCw/Al2O3复相陶瓷粉体中SiC和Al2O3为主品相,SiC呈晶须状,其直径≤200nm,长度≥3μm.     

温度对碳热还原合成SiC晶须的影响

以工业硅溶胶和碳黑为主要原料,用溶胶-凝胶和碳热还原法进行了合成SiC晶须的试验,探讨了合成温度对产物组成微观形貌的影响.结果表明:合成SiC晶须适合的温度为1600℃,在此条件下得到的产物中SiC晶须含量最高(74%以上)、质量最好.     

定向排布的SiC晶须补强Si3N4复合材料的制备

通过挤制成型和热压烧结成功地制备了具有很好的一维定向排布的ＳｉＣ晶须补强Ｓｉ３Ｎ４复合材料，并从力学上分析了挤制成型过程中流体的受力状态，使晶须定向排布的原因以及影响晶须定向度的因素。     

化学气相反应法合成SiC超细粉的成核和生长过程的研究

借助于ＴＥＭ观察，讨论了化学气相反应法合成ＳｉＣ超细粉的成长机理，分析结果显示，由于气体流速不同，合成的ＳｉＣＦ超细粉颗粒尺寸和颗粒形貌有较大变化，颗粒尺寸和颗粒形貌的变化成核和生长机理决定，一般涉及到均匀成术怜惜是相成核，团聚和熔融。     

溶胶－凝胶法制备SiC－AIN复合超细粉末的研究

用溶胶－凝胶碳热氮化法在１５５０～１６５０℃，５０ｍｉｎ下制得平均粒径为０．２μｍ左右的ＳｉＣ－ＡＩＮ复合超细粉末，粉末烧结性能良好；在较低合成温度下（１５５０～１６００℃），粉末中出现晶须。本研究还探讨了粉末氨化合成条件对粉末颗粒及物相的影响。     

化学气相反应法制备SiC涂层

采用化学气相反应法,以3种不同工艺在C／C复合材料表面制备了SiC涂层,并检测了其抗氧化性能．以工业用Si和辅助剂SiO2为原料,在高温、惰性环境中反应产生SiO蒸气,将其引入反应室与C／C复合材料在不同温度下进行气相反应,在试样表面生成一层致密的SiC涂层。X射线衍射分析表明：涂层是由β-SiC组成。从试样截面的扫描电镜可知：不同工艺制得的SiC涂层界面过渡带颗粒的微观形貌各异。经最优工艺制备的涂层过渡带很窄,有β-SiC纳米晶须生成,且其抗氧化性能最佳。     

SiC／B复合超细粉末的溶胶—凝胶法合成

以硅溶胶、炭黑和硼酸或硼粉为原料,用溶胶-凝胶法合成了SiC/B复合超细粉末。粉末中硼的含量取决于硼源的种类和用量。硼的引入促进了粉末的昌粒长大并抑制了α-SiC相的生成。     

SiC晶须／Y—TZP（含Al2O3）复合材料力学性能的研究

通过SiC晶须对Y-TZP陶瓷材料的补强,发现:在SiC晶须分散均匀的情况下,尽管SiC晶须的体积含量高达30％,复合材料中单斜相氧化锆的含量并不高,氧化锆的应力诱导相变仍是复合材料的主要增韧机理,复合材料的力学性能并不随着SiC晶须含量的增加而降低。在复合材料中加入氧化铝后,发现少量的氧化铝加入有利于复合材料力学性能的提高。在氧化铝重量含量为6%,SiC晶须体积含量为20%时,复合材料的强度和断裂韧性分别为:1329±13MPa和14.8±0.7MPa·m~(1/2)。但是,过多的氧化铝加入又会使复合材料的力学性能出现下降趋势。SiC晶须加入后,复合材料的高温强度和抗热震性都有明显改善。