钛酸铝含量对Al2O3-Al2TiO5复合材料性能的影响

以预合成钛酸铝和煅烧氧化铝为原料,按不同比例混合,湿法共磨至粒径<10 um,干燥后加入PVA溶液结合剂混合,经100 MPa成型后,在1 500℃3 h下烧成,制备出Al2O3-Al2TiO5复相陶瓷材料,并研究了钛酸铝含量对烧后试样显微结构与性能的影响.结果表明:(1)随着复相材料中钛酸铝含量的增加,试样的烧后线变化率、抗折强度与线膨胀率逐渐降低;(2)钛酸铝含量为50%的试样显微结构较为致密,抗折强度为25.2 MPa,室温-1 100℃的平均线膨胀系数仅为3.6×10-6℃-1;(3)其优良的抗热震性能归因于其低热膨胀及晶界应力的共同作用,该复相材料适于用作高温作业领域的抗热震耐火材料.     

烧成温度对Al2TiO5-ZrO2复合材料性能的影响

首先以平均粒径为6 μm的预合成Al2TiO5为初始原料,分散在Zr4 浓度为0.06 mol·L-1的氧氯化锆溶液中,以氨水为沉淀剂,将液相共沉淀形成的前驱体经650℃焙烧1 h,制得纳米ZrO2含量(w)分别为2%、5%、8%的Al2TiO5-ZrO2复合粉体;然后在复合粉体中加入6%聚乙烯醇(PVA)结合剂,以100 MPa压力制成53 mm×10 mm×10 mm试样,1 10 ℃干燥2 h后,经1 350、1 400、1 450、1 500℃保温2 h烧成制备了Al2TiO5-ZrO2复合材料.对烧后试样的显气孔率、抗折强度、热膨胀率进行了分析测定,借助XRD、SEM分析了Al2TiO5粉体物相组成及烧后部分试样的物相组成和显微结构,并研究了烧成温度对不同ZrO2含量试样的烧结性能、热膨胀性能、抗热震性能与显微结构的影响.结果表明:随着烧成温度的提高和ZrO2含量的增加,显气孔率与抗折强度呈现不规则的变化趋势,此种情况与预合成Al2TiO5粉磨后微粉的物相变化有关;烧成温度为1 500℃时,ZrO2含量为2%的试样,在1 250℃的热膨胀卒为0.16%,显微结构致密,抗热震性能好.     

ZrO2-AlN复相材料的制备与性能研究

试样以部分稳定氧化锆（PSZ）和金属Al粉为原料。在N5气氛下经1600℃×4h烧结可制备出以AIN为结合相的ZrO2-AlN复相材料（ZAN）。试验研究了金属Al的氮化反应过程。以及金属Al的加入量对复相材料性能的影响。结果显示：Al粉反应生成AIN的全过程,主要由界面反应和内扩散反应交替完成．且整个反应过程应为扩散机制控制。随金属Al粉引入量的增加、ZAN试样的热膨胀系数减小,抗折强度增大,抗热震性及抗氧化性提高。ZAN-3试样的综合性能优良,其常温抗折强度为73．61MPa,热膨胀系数为6．06×10^-6/℃。室温～1100℃水冷残余抗折强度为4．64MPa。     

ZrO2矿化剂对钛酸铝材料结构与性能的影响

在利用铝型材厂污泥合成的Al2TiO5中添加少量ZrO2矿化剂,ZrO2矿化剂与Al2TiO5形成置换固溶体,能抑制Al2TiO5的分解,增加Al2TiO5含量和提高Al2TiO5的热稳定性.采用XRD和SEM表征试样的晶相结构和显微结构;用Rietveld Quantification 法确定各试样中各晶相含量;测试各试样的性能.结构与性能分析结果确定较佳ZrO2矿化剂添加量为2%,对应的抗折强度为35.32 MPa,体密度为2.86 g/cm3,气孔率为23.0%,吸水率为8.1%,热震后抗折强度保持率为84.2%.     

利用铝材厂污泥研制刚玉/莫来石/钛酸铝复相材料

本研究以铝型材厂煅烧污泥为主原料,研制刚玉/莫来石/钛酸铝复相材料。本实验主要探讨不同配方对复相材料结构与性能的影响,从而确定较佳的配方。用XRD和SEM分析确定各试样的晶相和结构,应用Rietveld quantification软件计算试样中各晶相的含量,测试各试样性能。实验结果,各试样形成3种晶相:α-Al2O3、Al4.59Si1.41O9.7和Al2TiO5,其中Al4.59Si1.41O9.7是主晶相。分析结果,确定NO.4为最佳的配方,其对应晶相含量:α-Al2O3为15.2%、Al4.59Si1.41O9.7为57.6%、Al2TiO5为27.2%;其对应的抗折强度107.63Mpa,一次热震强度抗折强度保持率为41.51%。     

SiO2矿化剂对钛酸铝材料结构与性能的影响

以铝型材厂污泥为主原料合成Al2TiO5材料,在合成的Al2TiO5中添加少量SiO2矿化剂,与Al2TiO5形成固溶体,抑制Al2TiO5的分解,达到提高Al2TiO5热稳定性的目的.采用XRD法和SEM法表征各试样的晶相结构和显微结构;用Rietveld Quantification 法确定各试样中各晶相的含量;测试各试样的性能.结构与性能分析结果表明较佳SiO2矿化剂添加量为2%,较佳烧结温度为1450 ℃,对应抗折强度为44.3 MPa,体积密度为3.28 g/cm3,气孔率为6.3%,吸水率为1.9%,热震后抗折强度保持率为84.2%.     

添加Al2 O3-SiC复相粉体对高炉用炮泥性能的影响研究

本文以棕刚玉、SiC粉、粘土、蓝晶石粉、焦炭粉、沥青粉和Fe-Si3 N4为原料,以焦油为结合剂,分别添加不同质量分数(0、2％、5％、10％、15％和20％)的自制Al2 O3-SiC复相粉体制备得到无水炮泥,并对其体积密度、显气孔率、抗折强度和抗渣性能进行了研究.通过SEM研究了炮泥试样的抗渣侵后产物的显微结构,探讨了不同添加量的Al2 O3-SiC复相粉体对炮泥性能的影响.研究表明:Al2 O3-SiC复相粉体的添加量为10％时,制备的炮泥试样抗折性能最好.在还原气氛下,添加Al2 O3-SiC复相粉体的炮泥具有良好的抗渣性能.     

ZrO2-Al2TiO5复相材料的抗热冲击性能

以不同粒径的部分稳定ZrO2 (partially stabilized zirconia,PSZ)粉体为原料,采用共沉淀法包覆Al2TiO5纳米颗粒层,经高温烧结制备了高强度低膨胀的ZrO2-Al2TiO5复相材料.研究了原料粒径、Al2TiO5含量、烧成温度对复相材料的烧结性能、相组成、显微结构以及抗热冲击性能的影响.结果表明:随烧成温度的提高,PSZ各粒径样品的显气孔率呈逐步减小的规律,抗折强度呈逐步增大的趋势.随样品中纳米Al2TiO5含量的增加,单斜氧化锆到四方氧化锆的相变温度不断降低.在1 500℃烧结的、Al2TiO5含量为5%(质量分数,下同)、ZrO2(平均粒径为0.8μm)的样品,其显气孔率最小,为6.29%;抗折强度最大,为53.14MPa;室温到1100℃急冷急热冲击20次后,样品仍保持完整,仅在表面出现轻微剥落,抗热震性能明显高于其他样品.     

硅溶胶/酚醛树脂对免烧成Al2O3-β-Sialon/Ti(C,N)/SiC-C复相耐火材料性能的影响

以板状刚玉、棕刚玉、SiC、Al2O3、硅灰、金属硅、金属铝为主要原料,以硅溶胶和酚醛树脂为结合剂,制备Al2O3-β-Sialon/Ti(C,N)/SiC-C复相耐火材料,研究了硅溶胶和酚醛树脂两种结合剂对Al2O3-SiC-C基不定形耐火材料的线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温抗压强度和抗热震性能的影响.采用X射线衍射对1100℃和1450℃热处理后的试样进行物相分析.结果表明:经1100℃温度下保温3h热处理后,试样的常温抗折强度和常温抗压强度分别达到2.43 MPa和22.20 MPa;浇注料经30～ 1100℃水冷热震循环后,测得其抗热震次数为52次.     

Al粉加入量对树脂结合MgO-CaO材料性能的影响

以烧结镁钙砂、电熔镁砂和铝粉为原料,热塑性无水树脂为结合剂,混练后在180 MPa压力下成型,经200℃12 h烘烤后,制备了树脂结合MgO-CaO材料试样,并研究了Al粉加入量(质量分数分别为0、2%、4%、6%)对试样的常温物理性能、高温抗折强度和抗热震性的影响及其与物相组成和显微结构的关系。结果表明:加入Al粉后,试样的高温抗折强度(1400℃)显著提高,从未加Al粉时的5.6 MPa提高到17.7~31.6 MPa;抗热震性保持较好的水平,1100℃风冷3次后的抗折强度保持率为66%~88%。这类材料具有良好高温力学性能的原因为:试样中Al粉在埋焦炭加热过程中与C和N2反应,原位生成的AlN和Al4C3填充、穿插在方镁石或方钙石结构中,起到增强、增韧的作用,提高了材料的高温力学性能。     

MgO矿化剂对自结合钛酸铝/莫来石复相材料结构和性能的影响

在铝厂污泥,龙岩高岭土和工业二氧化钛合成出的良好稳定性的钛酸铝/莫来石熟料基础上,添加MgO矿化剂进行改性,其能与钛酸铝/莫来石材料形成固溶体,能抑制Al2TiO5的分解,使得钛酸铝/莫来石复相材料在保持低热膨胀系数的同时,较大辐度地提高了材质的机械强度.采用XRD和SEM法表征各试样的晶相和显微结构;各试样中各晶相的含量由用Rietveld Quantification 法确定;测试各试样的性能.从结构与性能分析结果,确定1.5％为MgO的最佳添加量,形成的三个晶相Al2-xMgx+yTi1-yO5-0.5x-y、Al4.59Si1.41O9.70和α-Al2O3分别为68.2％、26.5％和5.3％,对应的抗折强度为45.67 MPa,体积密度为2.95 g/cm3,吸水率为1.81％,气孔率为4.99％,热震后抗折强度保持率为90.0％.     

气压烧结TiB2-Al2O3复相陶瓷的显微结构与力学性能

以2.5%(质量分数,下同)Ni为助烧剂,用气压烧结方法分别制备了含20%,30%和50%Al2O3的TiB2-Al2O3复相陶瓷.通过扫描电镜观察样品的形貌,并研究了Al2O3含量对材料显微结构和力学性能的影响.结果表明:金属Ni能有效地促进材料的致密化;随着Al2O3含量的增加,材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性增加,弹性模量出现峰值,Vickers硬度降低,Rockwell硬度变化不大.在加入30%Al2O3时,得到了显微结构均匀,性能较好的TiB2-Al2O3复相陶瓷,其抗弯强度可达520MPa,弹性模量达339GPa,Rockwell硬度达92.6.     

Effects of ZrC content on the synthesis of MAX phase and mechanical properties of Cf-C-SiC-Ti3SiC2-ZrC composites

In this research synthesis of Ti₃SiC₂ nano-laminate, effects of Al and ZrC on the amount and morphology of the synthesized MAX phase and mechanical properties of the C_f-C-SiC, C_f-C-SiC-Ti₃SiC₂ and C_f-C-SiC-Ti₃SiC₂-ZrC composites, fabricated by LSI method, were investigated. The infiltration process was conducted at 1500?°C for 30?min and then the samples were annealed at 1350?°C. X-ray diffraction (XRD) technique and scanning electron microscopy (SEM) were utilized in order to investigate the phase composition and microstructure of the samples, respectively. The results showed that the sample containing Al, had the largest amount of synthesized MAX phase and also addition of ZrC led to the decrease of intensities of MAX phase peaks. Among the samples, C_f-C-SiC-Ti₃Si(Al)C₂ had the best mechanical properties compared to the others. Bending strength, interlaminar shear strength and fracture toughness of this sample were 505?MPa, 34?MPa and 19.1?MPa?m^1/2 respectively. The results confirmed that the mechanical properties were decreased by addition of ZrC. Among ZrC-containing samples, the sample containing 10?vol% ZrC has shown the least decrease properties including the bending strength of 369.11?MPa, interlaminar shear strength of 26?MPa and fracture toughness of 16.9?MPa?m^1/2. Addition of ZrC phase caused pseudo-plastic behavior appearance in the force-displacement curve and led to fibers pull-out and also displacement enhancement. Microstructural observations confirmed the plate-like morphology of synthesized MAX phases. Furthermore, the distance between layers decreased and MAX phase size increased respectively by addition of Al. Also MAX phase size decreased by increasing the ZrC content. It was confirmed that the MAX phase-containing samples can tolerate various micro-deformation mechanisms including: crack deflection, bending and delamination of lamellae, kink boundary and laminate fracture. These mechanisms led to the toughening of the composites.     

SiC/β-Sialon装甲陶瓷的制备及性能

采用无压烧结工艺制备高比强度SiC/β-sialon复相陶瓷。研究了原料组成和第一阶段反应温度对合成β-sialon相的影响,分析了氧化物添加剂和第二阶段烧结温度对材料烧结性能和力学性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及万能试验机表征样品的物相组成、微观结构和力学性能。结果表明：用10%（质量分数,下同）的苏州土部分替代Al2O3和SiO2能有效促进β-sialon相的生成,在1500℃保温2h合成出无杂相的β-sialon相;复合添加5%ZrO2和5%Y2O3可促进样品的烧结致密化。当温度为1650℃时,样品的体积密度为2.90g/cm3,抗弯强度和断裂韧性分别达到375MPa和3.24（MPa·m1/2）,弯曲比强度为1.29×105（N·m）/kg,比Al2O3提高了40%以上。     

反应烧结制备多孔β-sialon/Si_3N_4陶瓷

以Si粉和Al2O3空心球为原料,采用反应烧结后高温烧结法制备了多孔β-sialon/Si3N4陶瓷。X射线衍射结果表明:在0.25MPa的氮气压力下于1300℃反应烧结2h后在0.25MPa的氮气压力下1700℃及1750℃高温烧结2h,制备的样品的组成为β-sialon(Si6-zAlzOzN8-z,z=3)及β-Si3N4,随着烧结温度由1700℃升高至1750℃,β-sialon的相对质量分数由29.9%增加至56.8%。场发射扫描电镜观察结果表明:1750℃高温烧结样品的显微结构由大孔β-sialon及疏松的β-Si3N4基体组成。1750℃高温烧结后,样品的气孔率为28%,抗弯强度为92.5MPa。     

溶胶-凝胶法对Al2O3陶瓷表面改性的研究

研究了八种不同陶瓷试样的抗弯强度和韦布尔模数。结果表明 ,试样的抗弯强度按线切割、粗磨、精磨、抛光、热处理、氧化铝一次涂层、氧化铝二次涂层、Al2 O3-SiO2 混合涂层的次序依次提高。而韦布尔模数以Al2 O3-SiO2 混合涂层最高 ,其次是热处理试样。理论分析可知 ,热处理过程可使裂纹钝化甚至弥合 ,减少了裂纹半径C ,因此提高了抗弯强度。涂层方法可以提高试样的抗弯强度 ,但可能使晶界与晶粒产生裂纹而导致韦布尔模数下降。由Al2 O3-SiO2 混合涂层试样的横截面SEM形貌图可知 ,该方法可使溶胶颗粒渗入基体更深 ,可以很好地弥合试样表层裂纹。     

面制食品中铝的测量不确定度评定

对面制食品中铝的测量不确定度进行评价。采用《食品卫生检验方法理化部分》GB/T5009.182-2003中的方法,应用测量不确定度理论建立数学模型。其中工作曲线拟合对测量不确定度影响较小,可忽略。当样品中铝含量在4.69mg/kg,其扩展不确定度为0.14 mg/kg。测量结果可表示为A（lmg/kg）=4.69±0.14,K=2。     

真空热压烧结制备高性能B4C/Al复合材料

B4C/Al复合材料因其优异的性能,受到了人们广泛关注.以Al粉和B4C粉体为原料,采用真空热压烧结法,在高于Al熔点温度时,制备出了碳化硼含量10wt%的铝基复合材料.研究结果表明:烧结温度为700 ℃,烧结压力为30 MPa,保温时间为45 min时,获得的B4C/Al复合材料力学性能最佳,其相对密度为98.2%,硬度为2.53 GPa,抗弯强度为350 MPa.球磨混料使Al颗粒表面生成少量Al2O3,在烧结过程中,Al2O3与B2O3发生固-液反应形成共融物,改善了B4C/Al之间的界面结合强度,从而获得力学性能优异的B4C/Al复合材料.     

刚玉–莫来石–镁铝尖晶石复合陶瓷的原位合成及热震行为

以α-Al2O3、苏州土、滑石和石英为主要原料,采用无压烧结制备了刚玉–莫来石–镁铝尖晶石多相复合陶瓷,研究了烧结温度对样品的体积密度、线性收缩率和吸水率等烧结性能以及机械性能的影响。通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复相陶瓷热震前后的物相组成和显微结构。结果发现：经1480℃烧结的样品吸水率为0.19%,体积密度为3.06g/cm3,抗折强度达99.59MPa,复合材料有较好的热震性能,1100℃空冷热震损失率仅6.9%,可耐受17次热冲击。该复相陶瓷可作为潜在的太阳能热发电材料。