烧成工艺制度对石英砂基多孔陶瓷材料孔结构及性能的影响

以节约粘土资源及开发新型节能建筑材料为目的,利用长江沿岸低品位石英砂开发研制多孔陶瓷.研究了烧成工艺对石英砂基多孔陶瓷孔结构及性能的影响,为新型隔热保温材料的开发提供了工艺参考依据.研究结果表明,利用长江沿岸低品位石英砂成功地研制出多孔陶瓷,其密度随烧结温度的升高或保温时间的延长而增大,气孔率则随烧结温度的升高或保温时间的延长而降低.从能耗、成本与性能3方面考虑,石英砂基多孔陶瓷较合理的制备工艺参数为烧结温度1100℃、保温时间60min.     

利用多孔微球发泡法制备泡沫玻璃及其烧成工艺研究

本工作以废玻璃粉为主要原材料制备多孔微球，利用多孔微球发泡法制备高气孔率的泡沫玻璃，研究了烧成温度、升温速率和保温时间对泡沫玻璃孔结构特征参数的影响，提出了利用多孔微球制备泡沫玻璃的最佳烧成工艺参数。结果表明：当玻璃粉球磨至D50为4μm左右时，可以制备高气孔率的泡沫玻璃。随着烧成温度的升高，泡沫玻璃的孔径增大，气孔率增加；适当提高升温速率可增加泡沫玻璃的气孔率，降低其体积吸水率；延长保温时间，泡沫玻璃的体积吸水率增加，析晶增多，主要晶相包括SiO₂(石英)、SiO₂(鳞石英)和Na₂Ca₃Si₆O₁₆(失透石)。利用多孔微球制备泡沫玻璃的最佳烧成温度为700～750℃,升温速率为3～5℃/min,保温时间为1～2 h。本实验制备的泡沫玻璃具有较高的抗压强度(0.8～2.9 MPa),可用作建筑保温材料。     

注浆成型SiC多孔陶瓷的工艺和性能研究

选用SiC颗粒作为多孔陶瓷的骨料材料,长石、石英、粘土组成的低共熔混合物形成晶界玻璃相结合剂,活性炭作为成孔剂,采用注浆成型工艺,对多孔陶瓷的性能进行了研究.SiC骨料颗粒的Zeta电位等电点对应的pH值为5.2,注浆浆料的pH值在8～12的范围内具有很好的流动性和稳定性;烧成温度的提高,使SiC多孔陶瓷的气孔尺寸分布范围缩小,但基本孔径不变;晶界玻璃相的高温粘性流动在SiC晶粒之间形成“桥架”结构,提高了两者之间的粘结能力;高温下,SiC颗粒的氧化产物参与晶界反应,生成新的针状莫来石相,使SiC多孔陶瓷的强度出现异常提高.     

铁尾矿对树脂基复合材料性能的影响

采用热压成型的方法制备了不同含量铁尾矿增强的树脂基复合材料,并对其力学性能和摩擦学性能进行了研究.结果表明,铁尾矿含量小于20%时,树脂基复合材料的各项物理力学性能和摩擦磨损性能较优,其中含铁尾矿10%的样品性能最佳;当含量超过20%时,复合材料的性能随着铁尾矿含量的增加有所降低,但仍符合国内外相应的标准.扫描电镜分析表明,样品中铁尾矿保持低含量(小于20%)时,磨损表面相对平整,磨损主要以磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损为主;高含量(超过20%)时,随着铁尾矿含量的逐步增加,沟犁效应加剧,且样品磨损表面出现大量磨损粒子,此磨损主要为磨粒磨损和疲劳磨损.     

NaCl-Na_2CO_3熔盐介质中制备的镁橄榄石多孔材料的气孔分形特征

以NaCl-Na_2CO_3为熔盐介质制备了镁橄榄石多孔材料,采用压汞法研究了材料内部气孔的结构特征,利用SEM表征了材料的显微结构;采用综合热分析仪分析孔的形成机理,并在Menger海绵体构造模型的基础上,用分形理论对材料的孔径参数进行表征;研究了烧成温度与原料中盐配比对气孔分形维数的影响,探讨了气孔的分形维数与孔径分布的关系。结果表明,制备的镁橄榄石多孔材料内部气孔以6.6和66μm为界点,具有三重分形特征,其原因是材料内部气孔的成孔机理不同。原料配比中NaCl和Na_2CO_3的含量都为20%,经1 100℃烧后材料内部气孔的体积分形维数最小,为2.16895;此时材料内部孔径集中分布于6.6~66μm。     

含碱金属离子的CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷性能研究

研究了碱金属氧化物对CaO-B2O3-SiO2(CBS)系玻璃陶瓷的软化析晶温度以及材料的烧结、介电等方面性能的影响。结果表明:对于添加双碱的CBS玻璃,随双碱金属离子半径增大软化温度呈升高趋势,而析晶峰值温度呈降低趋势。Na2O和K2O添加对于改善CBS系玻璃陶瓷烧结性能效果更好,试样内部晶粒分布均匀、结构致密。烧成试样主晶相均为CaSiO3,CaB2O4和石英。试样的介电常数和介电损耗随频率的增加而减小。随着测试温度的升高,试样的介电常数略有增加,而介电损耗呈降低趋势。     

铁尾矿加气混凝土的制备和性能

以铁尾矿为主要原料制备加气混凝土,研究了铁尾矿的细度和掺量对其性能的影响。结果表明:随着铁尾矿细度的减小料浆的流动性提高,大量气孔的形成使制品的绝干密度降低;但是,细度过小使料浆的流动性降低,在浇注过程中大量气孔的破裂使制品的绝干密度提高。铁尾矿细度减小可提高水化反应速度,生成更多的水化产物,使制品的抗压强度提高。但是,铁尾矿过细使未反应的原料残核过分细小,不能形成良好的气孔结构,导致其抗压强度降低。提高铁尾矿的掺量能使水化产物之间的空隙充分填充,制品的绝干密度随之提高。铁尾矿掺量的提高使托贝莫来石的数量增加,由针片状变为短纤维状,相互交叉形成了网状结构,使制品的抗压强度提高;但是铁尾矿掺量过高使结晶良好的托贝莫来石数量减少,网状结构变得相对松散,导致制品的抗压强度降低。     

铁尾矿及其反应烧结多孔陶瓷的制备与性能研究

为拓展铁尾矿的资源化利用途径,本研究分别以细颗粒高硅铁尾矿、铁尾矿+石墨粉以及铁尾矿+石墨粉+碳化硅粉为原料,采用泡沫注凝成形-常压烧结、泡沫注凝成形-反应烧结和模压成形-反应烧结工艺制备了铁尾矿多孔陶瓷和三种以碳化硅为主晶相的多孔陶瓷。通过DSC-TG和XRD分析,研究了铁尾矿自身的烧结过程以及铁尾矿与石墨之间的碳热还原反应烧结过程,对比分析了四种多孔陶瓷材料的孔隙率、压缩强度、热导率等性能。结果表明,以铁尾矿为原料可制备具有较高孔隙率(87.2%)、压缩强度(1.37 MPa)和低热导率(0.036 W/(m·K))的铁尾矿多孔陶瓷,它是一种高效保温隔热材料;利用铁尾矿与石墨之间的碳热还原反应可获得碳化硅多孔陶瓷,其热导率显著提高,但强度偏低;而在原料中加入部分碳化硅,可以明显改善多孔陶瓷的压缩强度,获得具有高孔隙率(91.6%)、较高压缩强度(1.19MPa)和热导率(0.31W/(m·K))的碳化硅多孔陶瓷,它可作为轻质导热材料或复合相变材料的载体使用;与泡沫注凝成形工艺相比,采用模压成形工艺制备的碳化硅多孔陶瓷虽然孔隙率有所降低(79.3%),但热导率得到显著提升(1.15 ...     

W元素对CrWMn铁基TIG焊熔敷层耐液态PbBi腐蚀性能的影响

研究了550℃时,CrWMn铁基熔敷层在动态液态PbBi共晶合金(LBE)中的耐磨耐蚀性能以及钨化物对其的影响。4个W含量不同的试样放置在相同流速处。4个试样均出现明显的腐蚀,元素溶解,以及少量的PbBi渗透。熔敷层表面均生成双氧化层,外层为疏松多孔的Fe_3O_4,内层为致密的FeCr_2O_4和(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_3,且内外层均含少量的钨化物。WC添加量在3.73%~5.33%时,熔敷层显微硬度值最大,外层厚度较大,磨损较少,内层厚度较小。含量适中的钨化物提高了熔敷层耐蚀耐磨性能,保护熔敷层下铸造316L构件表面。     

粉煤灰为原料利用淀粉原位固化成型技术制备多孔莫来石

基于淀粉在水中可以吸水膨胀的性质,以粉煤灰为原料,采用淀粉原位固化成型方法成功地制备了多孔莫来石陶瓷.研究了不同的淀粉(玉米淀粉、马铃薯淀粉)做成孔剂对形成的多孔莫来石陶瓷的结构(孔的大小、气孔率)和性能的影响.研究表明马铃薯淀粉形成的气孔较玉米淀粉大,且在相同淀粉含量和烧成温度下坯体具有较高的气孔率和较多的通孔,但其坯体气孔率随烧成温度的提高有较大衰减.在较优化的条件下,莫来石多孔陶瓷显气孔率可以达到48％,抗折强度达到42MPa.     

The effects of temperature,pressure and water on the preparation of glass-mica composite material

A systematic investigation on the fabrication of glass-mica composite materials from recycled colourless soda-lime glass powders and phlogopite-type mica powders has been conducted. Mixtures of two specific compositions of the glass-mica system were used and the investigation was based on several chosen processing parameters. When compacted powder samples were sintered at temperatures in the range 780 to 900° C, samples of one composition formed a composite material having a cellular structure; whereas samples of the other composition formed a composite material having a highly-dense ceramic structure. Sample evaluations showed that both the sintering temperature and the quantity of water which is added to the glass-mica mixtures as wetting agent in the powder compaction process are sensitive processing parameters. They can control the physical, mechanical and thermal properties of the glass-mica composite material. It was found that when glass-mica dry mixtures were prepared with the addition of a quantity of water equivalent to about 10% of the sample weight and sintered at the temperature of 850° C, the resultant composite material exhibited optimum physical, mechanical and thermal properties. The compressive strength and thermal insulating value of the glass-mica composite material with the densified structure are found to be superior to those of several conventional building materials, such as masonary products, lightweight concrete and soda-lime glass components. The experimental findings suggest that the glass-mica composite material is a potential structural element for building construction applications as it may contribute to energy conservation.     

TiN/Si_3N_4复相导电陶瓷的制备及其性能

以铁尾矿为主要原料经碳热还原氮化制成的Si3N4粉和高钛渣作为原料,常压烧结制备了TiN/Si3N4复相导电陶瓷。利用XRD对其相组成进行了表征,研究了初始原料中TiO2加入量对材料致密度、力学性能和导电性能的影响。结果表明,烧结产物主要由Si3N4和TiN组成,随初始原料中TiO2加入量的增加,烧结产物中TiN相含量增加;初始原料中TiO2加入量为25%(质量分数)时烧结试样的体积密度为3.32g/cm3,硬度为8.97GPa,抗弯强度为79MPa。最少需加入20%左右的TiO2,材料中的TiN才能形成导电网络,此时材料的电阻率为4.25×10-2Ω.cm。     

Thermal Diffusivity of Sintered Steels with Flash Method at Ambient Temperature

Due to lack of reliable thermal diffusivity data of sintered steels in literature, experimental investigations were conducted on samples made of different powder types (based on prealloyed, or diffusion-bonded, or admixed powders) and under different process conditions. So the influence of pressing pressure and sintering temperature on thermal diffusivity was established. Thermal diffusivity was measured using the “flash method”: a sample in the shape of a slab is irradiated with a light pulse on one of the two surfaces, and temperature of the other surface is detected by an ambient temperature pyrometer. The value of the thermal diffusivity is obtained by a least squares regression on the entire trend of the temperature vs. time using the analytical solution of the heat conduction as regression model. Results show the increase of the thermal diffusivity with increasing density. This outcome can be explained from the mutual effect of thermal conductivity and density on thermal diffusivity in porous media. The experimental results have also permitted to verify the influence of the composition of the sintered materials and carbon contents on thermal diffusivity.     

桐马环氧玻璃丝粉云母绝缘材料的耐盐雾湿热老化特性

为了研究海洋能电机主绝缘材料耐盐雾湿热老化能力,对电机多胶模压（Resin-Rich Molding,RRM）桐马环氧玻璃丝粉云母（Tong-ma Epoxy Glass Fiber Power Mica,TEGM）绝缘材料进行模拟海洋气候的盐雾湿热老化试验,测试了不同老化周期下材料的吸水率变化,并结合扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）的观测结果分析了材料老化前后微观形貌的变化。利用宽频介电阻抗谱仪测试不同老化周期和不同测试温度下的TEGM绝缘材料的频域介电参数变化,并运用电介质极化理论分析老化前后的微观结构形态变化和宏观介电性能之间的关系。研究结果表明,TEGM绝缘试样老化过程中的吸水性呈现快速吸湿、缓慢吸湿和饱和吸湿3个阶段;随着老化时间的延长,材料相对介电常数和介质损耗因数呈上升趋势,利用频域介电谱（Frequency Domain Spectroscopy,FDS）曲线可较好反映绝缘材料的老化状态;通过对测试数据的拟合,得到老化绝缘材料的介电参数与材料吸水率在低频下存在的二次方程关系。     

Effect of ZnO addition on properties of cordierite-based glass-ceramics

The influences of addition of ZnO on sintering, crystallization behavior and properties of cordierite-based glass-ceramics were investigated. Results show that with increasing ZnO content, the batch melting temperature, glass transition temperature and crystallization temperature all decrease. Addition of ZnO can greatly improve the sinterability of the glass powders and alter the type of the crystalline phases. Addition of 1.5 wt% ZnO seems to be reasonable. Thermal expansion coefficients (TCEs) of samples increase with increasing ZnO contents. The density was found to be an important factor affecting the dielectric loss of the samples. Dielectric constant and TCEs of the sintered bulk samples were found to depend on their relative densities and crystalline phases. The samples doped with 1.5–3.0 wt% ZnO sintered at 950 °C has a low dielectric constant (5.0–5.2), a low dielectric loss (≤0.0018) and a low thermal expansion coefficient (3.6–4.8 × 10⁻⁶ K⁻¹), which are promising electronic packaging materials.     

基于SLS的高强度低密石墨陶瓷复合隔热材料快速制备

本文率先利用选择性激光烧结技术快速制备了高强度石墨陶瓷复合隔热材料,重点研究了二次固化、真空压力浸渍、碳化和高温烧结等后处理工艺以及材料配方组成对其密度、抗压强度和导热系数的影响。研究发现加入适量的硅粉和可膨胀石墨可以对石墨陶瓷复合隔热材料的密度、抗压强度和导热系数进行调控,采取合适后处理工艺路线可以改变石墨陶瓷复合隔热材料的综合性能。最终实现了低密度(<1.2 g/cm^3)、高抗压强度(>10 MPa)、低的导热系数(<2 W/(m·K))和耐高温(>1650℃)等多个性能指标的统一,满足了工业应用需求。     

低温容器隔热结构的分析

讨论了在干冰温度以下工作的低温容器的隔热,提出了双层隔热结构型式。用热阻分析的方法对隔热材料不出现冷缩、外壳不出现凝露的温度条件进行分析,导出了两种隔热材料的厚度关系、隔热结构最小热阻和限定单位漏热量时热阻的计算式。     

AgSn18SbTe20无铅中温热电材料的粉末冶金法制备工艺及其对性能的影响

研究了制备p型AgSn₁₈SbTe₂₀无铅热电材料的机械合金化(MA)结合放电等离子烧结(SPS)工艺, 调查了MA过程中球磨时间和SPS温度对材料电热传输性能和热电优值的影响, 分析了样品的物相和显微结构。研究表明, 适当延长球磨时间和降低烧结温度, 可以有效提高材料的热电性能。优化制备条件可以实现59%的性能提升, 最佳条件(球磨12 h、SPS温度743 K)下制备的样品ZT值在723 K达到0.62。     

Thermophysical studies on the substitution of Al3+ in gallium iron garnets

Gallium iron garnet and its Al³⁺-substituted derivatives have been prepared and sintered under oxygen pressure. On these materials, measurements were taken of infrared spectra, X-ray diffraction analysis, differential thermal analysis and the temperature dependence of d.c. electrical conductivity. The results obtained are explained, interpreted, compared and discussed in detail on the basis of structural conformation and the conduction mechanism prevailing.     

轻质复合材料高温隔热性能

设计了一套隔热材料高温(>1200℃)隔热效果的测试装置, 可对隔热材料进行快速、 低成本的有效测试和筛选。采用本装置在材料热面中心温度为1600℃±10℃时, 考察了碳/酚醛复合材料和ZrO₂纤维板材料背部升温历程, 评价了2种材料的隔热性能, 并采用有限差分法数值模拟了ZrO₂纤维板材料背部升温历程, 预测其有效导热系数。研究表明, 在加热初期400s时间内, 碳/酚醛复合材料的隔热性能优于ZrO₂纤维板的隔热性能, 后期则相反; ZrO₂纤维板的隔热性能与体积密度有关, 有效导热系数随温度升高而非线性地增大。