固相法合成与改性钛酸铝研究

设计了一系列对比实验,以三氧化二铝和锐钛矿型二氧化钛为基本原料,研究了复合添加剂氧化铈和氧化镁对钛酸铝合成与稳定的影响,探讨了复合添加剂对钛酸铝的稳定机理,并在合成的基础上,对钛酸铝材料进行了烧结后性能测试,结果表明,复合添加剂能使钛酸铝材料保持较好的综合性能,氧化镁比氧化铈对钛酸铝的合成及稳定具有更好的作用,烧结后钛酸铝材料保持低热膨胀系数.     

添加剂和烧成温度对钛酸铝的合成与烧结性能的影响

研究了添加剂MgO和SiO2 以及烧成温度对钛酸铝的合成及烧结性能的影响。结果表明 ,烧成温度的升高促进了钛酸铝的合成与烧结 ;MgO的引入极大地促进了钛酸铝的合成 ,而对于SiO2 来说 ,这种促进作用在高温下才明显 ;MgO和SiO2 在钛酸铝中均有一定的固溶度 ,超过此固溶极限将有新相 (尖晶石或莫来石 )产生 ,从而导致烧结性能随MgO和SiO2 添加量的变化呈现复杂的变化规律     

钛酸铝陶瓷及其研究新进展

为了总结近年来国内外对钛酸铝陶瓷的最新研究进展,推动钛酸铝的研究,本文综述了钛酸铝陶瓷的易分解和低强度机理,着重介绍了采用添加剂法、复合相法以及新的合成、成形、烧结等工艺改善钛酸铝陶瓷性能方面的研究进展,并对其最新的应用研究进展作出简单的介绍,更在此基础上提出了钛酸铝陶瓷的发展动向。     

钛酸铝-莫来石复合材料热稳定性的研究

通过引入氧化铁和两相复合的方法对钛酸铝 -莫来石复合材料的热稳定性进行了研究。结果表明 :当烧成温度在 15 0 0～ 16 0 0℃时 ,烧成温度的升高对复合材料的热稳定性有利。氧化铁可与钛酸铝晶体形成连续固溶体 ,改变钛酸铝的晶格常数 ,降低钛酸铝晶体的畸变程度 ,促进烧结 ,提高热稳定性。仅加入莫来石时 ,其对钛酸铝热分解的抑制效果不佳 ;如果同时引入氧化铁作为添加剂 ,莫来石对钛酸铝的热分解有较好的抑制作用。     

镁铝尖晶石对铝钛渣合成钛酸铝的影响

为降低合成钛酸铝材料的原料成本,以铁合金厂铝钛渣为主要原料,按71.5%(w)铝钛渣和28.5%(w)二氧化钛粉的基础配方,分别外加质量分数1%、2%、3%和4%的添加剂镁铝尖晶石,以聚乙烯醇溶液为结合剂,经湿磨、干燥、机压成型后,分别在1 400、1 450和1 500℃保温2 h合成了钛酸铝材料,然后检测其体积密度和显气孔率,运用XRD和SEM分析物相组成和显微结构,并运用X’Pert Plus软件计算钛酸铝的晶格常数。结果表明:镁铝尖晶石中Mg2+对钛酸铝中Ti4+的置换作用导致钛酸铝的晶格常数增大,晶格发生畸变,从而促进钛酸铝的合成及其烧结;随着合成温度的升高,上述置换作用和促进钛酸铝合成、烧结的效应增强。     

钛酸铝固溶体陶瓷的制备与性能

用工业级原料采用固相反应法合成了钛酸铝固溶体[Al2(1-0.2)Mg0.2Ti1 0.2O5].研究了氧化镁(MgO)在钛酸铝(Al2TiO5)结构中的固溶对粉体合成的影响,通过测量Al2(1-0.2)Mg0.2Ti1 0.2O5陶瓷的体密度、热膨胀系数和抗弯强度,进一步研究了其烧结行为、热膨胀行为和机械性能.结果表明:由于MgO的固溶,在相对较低的温度(1 300℃)煅烧便合成纯相Al2(1-0.2)Mg0.2Ti1 0.2O5粉体,并且具有良好的烧结活性.用1 380℃合成的粉体,经1 450℃保温4h烧结的Al2(1-0.2)Mg0.2Ti1 0.2O5陶瓷,不仅具有低膨胀特性,而且有足够高的抗弯强度.     

钛酸铝陶瓷及其研究进展

钛酸铝陶瓷以其独特的低膨胀和耐高温性能而倍受青睐,但其较低的强度及一定温度范围内的不稳定性制约了该材料的实际应用.本文简要阐述了钛酸铝的微观结构特征,并从添加剂的选择、材料合成工艺、材料烧结工艺等方面,系统介绍了前人在该领域所做的研究工作.最后在总结前人工作的基础上,对钛酸铝陶瓷研究的发展方向作了合理的预测和展望.     

氧化铈和氧化镁复合改性钛酸铝复相陶瓷性能的研究

钛酸铝是目前所知唯一集低膨胀和耐高温于一体的结构材料.但它在850～1280 ℃时会分解成氧化铝和氧化钛,并且其强度也很低,这两个弱点严重制约了它的使用范围.以CeO2和MgO为添加剂,对钛酸铝陶瓷进行复相改性.用万能材料试验机和扫描电镜等研究了材料的体积密度、热膨胀系数、机械性能和显微结构等.结果表明CeO2和MgO可以有效地改善钛酸铝复相陶瓷的各种性质,且添加(4～6)%CeO2+9%MgO的钛酸铝复相陶瓷经 1450 ℃烧结2 h就可以获得较好的综合性能.     

原材料与钛酸铝陶瓷性能之间关系的研究

用不同纯度的二氧化钛粉体和不同晶型的氧化铝粉体为原料进行钛酸铝合成研究。结果表明:引入稳定剂和烧结助剂,在一定的烧结温度条件下,这些原材料均可生成具有良好力学性能的钛酸铝陶瓷;在相同的烧成条件下,钛黄粉反应生成的钛酸铝陶瓷比钛白粉反应生成的陶瓷具有更好的力学性能;采用钛黄粉与工业氧化铝粉合成的钛酸铝陶瓷,由于生产成本低,在耐火材料领域具有广泛的应用潜力。     

钛酸铝／氧化铝复合材料的制备及其抗铝液浸渗性能

以Al2O3,TiO2,MgO和Fe2O3粉末为起始原料制备出不同氧化铝含量的钛酸铝／氧化铝复合材料;通过考察浸于熔融铝液中试样断面显微结构和特征元素分布研究了复合材料抗铝液浸渗性能。研究表明,反应烧结得到的是含5％MgTi2O5（质量分数）和1％Fe2TiO5（质量分数）的钛酸铝复合固溶体与氧化铝组成的复合材料,复合材料的烧结致密度随试样中氧化铝含量的增加而增加。高钛酸铝含量的钛酸铝／氧化铝复合材料具有良好的抗铝浸渗性能。     

添加NH_4F对固相烧结制备镁铝尖晶石粉体的影响

基于选用添加剂改善镁铝尖晶石烧结性能的设想,以w(Al_2O_3)=99. 0%的工业氧化铝和w(MgO)=98. 0%的氧化镁为主要原料,以分析纯的氟化铵为添加剂,分别在1 300、1 400、1 500和1 600℃保温3 h后固相烧结合成镁铝尖晶石,以探究NH_4F加入量(外加质量分数分别为0、2%、4%和6%)对固相合成镁铝尖晶石致密化的影响,同时用XRD和SEM研究了NH_4F对烧后试样相组成及显微形貌的影响,用激光粒度分析仪对烧后粉体进行粒径分析。结果表明:添加剂NH_4F有助于固相烧结合成镁铝尖晶石的致密化,在1 600℃的合成温度下,外加2%(w) NH_4F的试样烧结致密性最好,尖晶石晶粒发育完整,所制备尖晶石粉体的粒径也较小。     

注凝成型制备莫来石–钛酸铝复相陶瓷(英文)

引入10%(摩尔分数,相对于A12O3,下同)MgO和15%SiO2双组分添加剂合成了钛酸铝粉体.采用不同质量比的钛酸铝粉体和工业莫来石,用干压和注凝成型工艺制备了莫来石-钛酸铝(mullite-aluminium titanate,MAT)复相陶瓷.用X射线衍射分析了双组分添加剂对钛酸铝相组成和热稳定性的影响.通过扫描电镜表征了MAT复相陶瓷的微结构.研究了钛酸铝含量对采用于压、注凝2种成型工艺制备的MAT复相陶瓷的弯曲强度和平均热膨胀系数(室温～1 000℃)的影响.结果表明:MgO和SiO2双组分添加剂促进了钛酸铝的形成,增强了钛酸铝的热稳定性.通过注凝成型制备的MAT复相陶瓷比于压成型制备的MAT复相陶瓷具有史均匀的结构和更高的机械性能.当铸酸铝含量为lO%(质量分数,下同),运用注凝成型工艺 制备的MAT复相陶瓷的弯曲强度最大,达110.05 Mpa.     

复合磷酸锆锶钾陶瓷的烧结研究

应用湿化学法合成了复合磷酸锆锶钾KxSr（1-x)/2Zr2(PO4)3（x=0～1.0）（简写KSZP）陶瓷粉体，制备了相应的陶瓷。实验研究了烧结温度、烧结时间与抗压强度的关系以及添加剂MgO、ZnO用量对陶瓷抗压强度的影响；讨论了添加剂促进烧结体致密化的作用原理及晶粒生长与致密化的物质迁移机制。     

氧化铈改性钛酸铝复相陶瓷热性能的研究

钛酸铝是目前所知唯一集低膨胀和耐高温于一体的结构材料。但它在850℃-1280℃时会分解成Al2O3和TiO2，并且其强度也很低，这两个弱点严重制约了它的使用范围。以CeO2和MgO为添加剂，对钛酸铝陶瓷进行复相改性，用万能材料试验机和扫描电镜等研究了材料的体积密度、热膨胀系数、力学性能和显微结构等。结果表明CeO2可以有效地改善钛酸铝复相陶瓷的各种性质，且5％CeO2-MgO-钛酸铝复相陶瓷经1450℃烧结2小时就可以获得较好的综合性能。     

复合添加剂抑制钛酸铝热分解的作用及其机理的研究

本文采用Ｘ衍射分析，热膨胀分析，透射电镜和电子探针分析详细研究了复合添加剂抑制钛酸铝热分解的作用和机理。研究表明，复合添加剂抑制钛酸铝热分解的效果比单一添加剂的效果更为显著。复合添加剂不仅提高了钛酸铝的热稳定性，而且还保持了其优良的低膨胀特性。     

添加ZrO_2对合成镁铝尖晶石烧结性能的影响

为了在较低温度下获得致密镁铝尖晶石烧结体,以分析纯的氧化镁、氧化铝、氧化锆为原料,按n(MgO)n(Al_2O_3)=1 1配料,在合成体系中分别引入质量分数为0、0.5%、1%和2%的ZrO_2添加剂,以糊精为结合剂,经混练、成型后,置于钼丝炉中于1 600℃保温2 h烧结合成镁铝尖晶石,检测了烧后试样的线变化率、体积密度和显气孔率,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪对烧后试样进行了分析。结果表明:在1 600℃的煅烧温度下,加入ZrO_2可提高合成镁铝尖晶石的烧结性能。当ZrO_2加入量为1%(w)时,合成镁铝尖晶石的烧结性能最佳;而ZrO_2加入量高于1%(w)时,较多的ZrO_2弥散在尖晶石周围,发生相变,起钉扎作用,阻碍了镁铝尖晶石颗粒之间的接触,又会影响合成尖晶石的烧结性能。     

高温气体过滤器支撑体的抗热震性能改进研究

为了改善高温气体过滤器支撑体的强度及抗热震性能,根据复合材料韧化强化原理,本试验采用陶瓷材料复合技术,制备莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合陶瓷材料,探索其作为高温过滤器支撑体的可能性.以粒径小于74μm的高铝矾土熟料、钛酸铝、堇青石为原料,以聚乙烯醇的溶液(质量浓度2％)为结合剂,试样成型压力为50MPa,烧结温度为1360℃,保温3小时制备了莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合材料.对烧后试样进行体积密度、气孔率、常温抗折强度、抗热震性的测定及XRD、SEM的分析,研究了配料组成对复合材料烧结及抗热震性能的影响.研究结果表明:具有较好烧结性能与抗热震性能的莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合材料支撑体的最佳物料配比(％)为:高铝矾土熟料30％、钛酸铝10％、堇青石60％.     

稀土氧化物对钛酸铝陶瓷显微结构和力学性能的影响

研究了添加稀土氧化物Y2O3和Y2O3+Nd2O3对钛酸铝陶瓷的烧结温度、力学性能和显微结构的影响.结果表明,添加1%的稀土氧化物可以降低钛酸铝陶瓷的烧结温度,改善其显微结构,提高其力学性能,尤其是添加1%的复合稀土氧化物(Y2O3+Nd2O3)后,钛酸铝陶瓷的抗折强度和断裂韧性是未添加的试样的1.96倍和1.82倍.其性能提高的主要原因是由于稀土元素的细晶强化、净化界面、固溶强化、自增韧补强等作用.     

利用高能球磨前驱体低温制备钛酸铝陶瓷粉体

研究目的是探讨机械激活法在低温制备钛酸铝粉体中的应用可能性。采用行星球磨方式对刚玉和锐钛矿型二氧化钛混合粉体进行机械激活处理,并在1100—1300℃温度范围内进行短时热处理制备了纯度高、颗粒细小均匀的钛酸铝陶瓷粉体。研究结果表明,采用高能球磨机械激活处理,可提高粉体反应活性,降低周相反应法制备钛酸铝陶瓷的合成温度。球磨60小时的混合粉体在1300℃烧结钛酸铝的转变率可达98％。     

MgO–Al_2O_3–ZrO_2复合粉对氧化锆质定径水口改性的作用

用溶胶–凝胶法制备的化学组成不同的MgO–Al_2O_3–ZrO2复合粉作为添加剂,制备改性氧化锆质定径水口,对其体积密度、显气孔率、热震稳定性、耐压强度、物相组成和显微结构进行表征。结果表明:加入MgO–Al_2O_3–ZrO_2复合粉后,随着MgO引入量的增加,改性定径水口的体积密度降低,气孔率上升,耐压强度呈先上升后略微下降趋势,热震之后的残余强度保持率显著升高;复合粉中MgO成分的引入,降低了镁铝尖晶石对原料中MgO稳定剂的消耗,减少了固溶于ZrO_2中MgO稳定剂的脱溶,保证了改性定径水口的稳定度;改性定径水口在烧结过程中生成了大小和分布都较均匀的镁铝尖晶石和收缩微孔,同时,形成的氧化锆晶粒尺寸均匀,结合强度较好,在保证抗侵蚀性和抗冲刷性的同时,可进一步提高样品的抗热震稳定性。MgO引入量为0.65%时,相变量较为合适,定径水口的综合性能最优;当没有引入MgO时,相变量过大,水口性能下降。