不同形态石英玻璃的析晶动力学研究

应用XRD技术对三种形态（块状,粉末和纤维）石英玻璃在1200－1500℃范围内内的等温析动力学过程进行了实验研究,实验结果表明,不同形态石英玻璃的析晶产物都是低温方石英,但形态不同的石英玻璃的析昌开始温度,同一温度下的析昌量及析晶量随温度的变化关系是不同的,三种形态石英玻璃析晶动力学可较好地用Avrami方程表示,其中块状,粉末和纤维的平均n值分别为1.65,1.68和1.92,活化能分klj o 495,445和430kJ/mol,析晶中的成核为表面成核机制,晶体生长受扩散和重排双重控制,随比表面和杂质含量的增大（块状→粉末→纤维）,控制因素中扩散的比例降代,而重排的比例上升,因而n值上升而活化能下降,析晶倾向增大。     

碳纤维/石英复合材料中石英玻璃的析晶

碳纤维补强石英复合材料具有很高的强度和断裂韧性,是纤维补强陶瓷(玻璃)基复合材料中比较成功的一个系统。在碳纤维/石英复合材料中,石英玻璃的析晶将明显地影响复合材料的烧结及其性能。本文通过热分析、X 射线衍射和分析电镜等手段,对不向温度下热压烧结的碳纤维补强石英复合材料的析晶性状进行研究。对所析出的方石英、鳞石英和硫方石英的显微结构进行了讨论,同时亦讨论了石英玻璃的析晶对复合材料烧结的影响。这一研究与讨论将为复合材料制备工艺提供依据。     

石英纤维热损伤机制

通过TG/DSC和高温XRD对石英纤维的高温相转变行为进行了研究,通过高分辨SEM对经不同温度处理过的石英纤维的表面形貌进行了研究,并用抗拉强度实验机测量了这些石英纤维的抗拉强度。研究结果表明,低于1000℃ 处理的石英纤维热损伤可分为两个阶段: (1) 在低于600℃的热处理温度范围内,由于石英纤维表面处理剂的挥发 , 石英纤维直径逐渐减小,原来表面的裂纹、条状和圆形凸起等缺陷逐渐显露出来,导致石英纤维抗拉强度缓慢降低;(2) 在600～1000℃ 的热处理温度范围内 , 石英纤维表面处理剂挥发完毕,在热处理的升降温过程中,由于热应力的作用,表面的条状和圆形凸起开始剥落,造成一定数量的新的表面裂口和裂纹缺陷。温度越高,石英纤维表面的条状和圆形凸起剥落现象越明显,这是造成这一温度条件下石英纤维强度显著降低的主要因素之一。此外,结合TG/DSC和XRD的研究结果,石英纤维低于1000℃热处理后,虽然没有明显的相变化,但是晶体结构有序化程度提高,表面开始析出α-方石英并导致纤维表面形成一定数量的凸起缺陷,这也是导致高温处理后石英纤维热损伤的原因之一。      

机械力化学效应对锅炉底渣理化特性的影响

为了考察机械力化学效应对锅炉底渣理化特性的影响,采用高能球磨机对锅炉底渣进行球磨,并使用粒度测试、密度测试、XRD、SEM、FI-IR及DSC检测手段,分析其粒度、密度、矿物性能、显微形貌及热力学性质在不同球磨时间下的变化.结果表明:随着球磨时间的增加,锅炉底渣的粒度减小,密度增加;形貌明显改变,颗粒趋于球形,且分布均匀;锅炉底渣中的莫来石、石英等晶相遭到破坏;Al—O—Si、Si—O—Si键断裂,非晶态Al2O3、SiO2增加,有利于提高锅炉灰渣的活性.并确定了在实验条件下最佳球磨时间为9 h.     

SiO2对Al2O3凝胶纤维相变的影响

以尿素催化硅酸乙酯水解制得SiO2溶胶。采用29Si NMR、27 Al NMR、FT-IR、TEM、DTA、XRD和SEM等对SiO2溶胶、Al2O3凝胶纤维化学结构和微观结构研究结果表明,该SiO2溶胶稳定性好,含有大量的单硅酸Si(OH)4,能和Al2O3表面的Al—OH反应生成Al—O—Si键而有效地将其包裹,从而阻止了过渡态Al2O3微晶的相互接触,抑制了α-Al2O3的成核和生长。     

预氧化聚碳硅烷先驱体转化法制备SiC陶瓷介电和吸波性能研究

通过聚碳硅烷(PCS)预氧化后在800~1 200℃热解制备了SiC陶瓷,采用傅里叶转化红外光谱(FTIR)与拉曼光谱分别对不同温度交联后PCS及裂解产物进行了表征。并用矩形波导法测试了SiC陶瓷在8.2~12.4GHz(X波段)频段的复介电常数,利用传输线理论计算了试样的反射率。结果表明,氧化交联过程中PCS通过Si—H键和Si—CH_3键与氧反应形成Si—OH键。SiC陶瓷中自由碳有序度随着热解温度的升高而增加,导致复介电常数实部及虚部增加。170℃交联,1 200℃热解,试样厚度为3.5 mm的SiC陶瓷,吸收峰值为-18dB,X全波段反射率低于-10dB,呈现出较好的吸波性能。     

多晶莫来石纤维的制备研究

以水为溶剂,采用铝粉、Al Cl3·H2O、酸性硅溶胶为原料,通过溶胶-凝胶法制备了多晶莫来石纤维。借助X射线小角散射(SAXS)测试了Al3+的聚集形态,采用XRD、SEM、HRTEM等测试手段分析不同热处理温度下纤维的物相组成,纤维形貌,晶型结构等。X射线小角散射的结果表明,Al3+主要以Al13(OH)25Cl15的形态存在于聚合氯化铝溶胶中。纤维前驱体经1 050℃热处理后主晶相为莫来石,随着温度升高至1200℃,晶相结构趋于完整,HRTEM分析结果说明了纤维的多晶结构。     

二维石英纤维增强多孔Si3N4-SiO2 基复合材料的制备及其力学性能

采用浆料法结合真空浸渗工艺, 制备了二维(2D)石英纤维增强多孔Si₃N₄-SiO₂基复合材料。采用X射线衍射技术就粘结剂种类和氮化硅的加入对材料析晶性能的影响进行了分析, 采用扫描电镜对不同浸渗次数复合材料的截面和断口形貌进行了观察, 并采用裂纹偏转因子对复合材料断裂模式进行了分析。结果表明, 粘结剂中杂质Na+促进了石英析晶, 而Si₃N₄对石英析晶影响不大。增加浸渗次数虽不能有效提高复合材料强度, 但却使裂纹偏转因子变小, 断裂模式由韧性断裂向脆性断裂转变, 断口形貌由纤维成束拔出变为多级拔出。      

氟对锂铝硅系统玻璃结构及析晶的影响

通过引入氟以降低锂铝硅玻璃的高温黏度,使"温度-黏度"曲线适应浮法工艺的需求,并采用激光拉曼光谱、XRD、高温旋转黏度计等测试手段研究氟对锂铝硅系统玻璃的结构及随后析晶的影响。结果表明:氟的引入使母体玻璃网络结构中的[Si(Al)O4]四面体相互之间形成的环结构向小环结构发展,[Si(Al)O4]四面体之间的相互连接程度降低,Si(Al)—O—Si(Al)键的振动减弱,从而能有效地降低母体玻璃的高温黏度。随着氟引入量从0.00mol增加到0.28mol,母体玻璃在晶化过程中析出的主晶相并未发生改变,皆为β-锂辉石固溶体,且析出的主晶相含量随氟引入量的增加而增加。此外,结合Raman光谱分析可以发现,试样中有微量的锐钛矿晶相析出。     

工艺条件对碳化稻壳镁热还原产物组成的影响

以同时含有碳源和硅源的稻壳制备碳化稻壳,采用镁热法还原其中的SiO2,借助XRD对还原产物进行分析,探讨了镁热还原工艺对产物组成的影响。结果表明:碳化稻壳中的SiO2在490℃可以发生镁热还原反应,当还原温度低于700℃时,还原产物是Si或Mg2Si;当还原温度超过700℃时,还原产物中形成SiC;当还原温度高于800℃时,产物中有Mg2SiO4生成。镁热还原温度在600~700℃之间时,通过控制Mg与碳化稻壳中的SiO2的质量配比,可以制备出Si/C复合材料。     

SiO2 / 杉木粉复合材料的制备和表征

以人工林杉木粉为原料和正硅酸乙酯( TEOS) 为无机前驱体, 依据溶剂热法反应原理, 采用溶胶凝胶的方法制备了SiO₂ / 木材复合材料。通过红外光谱分析( FTIR) 、X射线衍射分析(XRD) 、热失重分析( TGA) 、扫描电子显微镜分析(SEM) 等方法, 研究了该复合材料的结构和性能。研究结果表明, 使用这种方法, 木材的增重率显著提高。木材中的羟基与正硅酸乙酯水解后的羟基发生了缩合反应, 体系中存在Si —O —C 交联网络, 微观上形成了纳米网络结构。木质纤维素的结晶被破坏, 结晶度从75. 37 %(纯木粉) 下降到37. 42 %(木材增重率为78 %的复合体系) 。交联网络的形成显著提高了该材料的耐热性能, 使失重10 %时的热分解温度从270 ℃(纯木粉) 提高到409 ℃。      

激光烧结尼龙12/ 累托石复合材料的结构与性能

将尼龙12 与有机累托石的混合粉末进行激光烧结成型, 利用X 射线衍射(XRD) 、差示扫描量热分析(DSC) 、扫描电镜(SEM) 等手段对烧结试样的材料结构进行了表征, 并对其力学性能及热性能进行了研究。结果表明: 尼龙12 在激光烧结过程中插入到累托石层间, 形成了尼龙12/ 累托石纳米复合材料。复合材料的力学性能及热稳定性能同尼龙12 烧结试样相比均有不同程度的提高, 有机累托石质量分数为10 %时, 复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了10.7 %、15.9 %和38.7 % , 热分解温度提高了27 ℃。      

MWNTs/PU复合微/纳米纤维的形态及力学性能

应用静电纺丝技术制备多壁碳纳米管/聚氨酯(MWNTs/PU)复合微/纳米纤维 , 将该复合纤维收集成无纺布薄膜 , 采用扫描电子显微镜 (SEM)和透射电子显微镜 (TEM)观察了纤维的微观形貌和结构 , 分别利用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)测试了复合纤维的结晶行为及玻璃态转变温度 , 并测试了纤维薄膜的拉伸力学性能随 MWNTs含量的变化关系。结果表明 , 一定含量的 MWNTs能有效地分散于 PU 溶液中 , 并能成功地纺出 MWNTs/PU 复合微/纳米纤维。随 MWNTs在 PU 纤维中含量的增加 , 纤维的直径变细 , 复合纤维的玻璃态转变温度提高。在所研究的含量范围内 , 无纺布的拉伸强度和断裂伸长率随 MWNTs 含量的增加而有所增大。      

C/SiC材料表面Si/SiC涂层及其对基底结构的影响

采用泥浆预涂层反应法在C/ SiC 复合材料表面制备Si/ SiC 涂层。通过理论计算和实验确定了制备致密不开裂涂层的泥浆配比; 研究了埋粉烧结和气相硅真空反应烧结2 种不同烧结气氛对Si/ SiC 涂层微观形貌和成分的影响; 比较了单涂层和双涂层2 种不同涂层制备方法对C/ SiC 复合材料基底结构的影响; 用SEM 观察涂层形貌, 用XRD 分析涂层成分与晶体结构。结果表明: 泥浆中C∶Si (质量比) 在1∶1. 25 左右制备的涂层不开裂; 埋粉烧结制备的涂层成粉, 而气相硅真空反应烧结制备的涂层致密且与基底结合好; 单涂层法制备涂层后基底材料致密度高, 而双涂层法制备涂层后基底仍然保持多孔结构。      

Sol-Gel法合成BAS玻璃陶瓷

提出了一种新的Sol-Gel工艺设计思想和Sol-Gel工艺,合成了BAS凝胶和凝胶玻璃,用XRD、DTA和拉曼光谱分析了凝胶的析晶过程及玻璃网络结构．该工艺成本低、操作简便,所合成的凝胶是具有（Si、Al）-O分子网络的非晶体,非晶体的成核温度约938℃;晶体生长温度约1164℃．     

Si含量对FeSiBCu合金的非晶形成能力与软磁性能的影响

采用单铜辊甩带法制备了Fe（84．5-x）SixB14.5．Cu1（x=0,2,2．5,3,4）非晶合金带材,并用X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、振动样品磁强计（VSM）研究了Fe（84.5-x）SixB14.5Cu1合金带材的非晶形成能力、热稳定性和软磁性能。结果表明：Si元素能明显提高该体系合金的非晶形成能力,并提高了淬火态非晶合金带材的一级和二级起始晶化温度;通过合金的退火处理,合金带材析出的α—Fe纳米晶晶粒尺寸约为30nm;其中Fe（84.5-x）SixB14.5Cu1非晶合金带材经过460℃保温5min热处理后可以获得较高的饱和磁感应强度为1．82T．     

LiNbO_3晶体在凝胶玻璃中的受控析晶研究

采用Ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺,以Ｎｂ（ＯＨ）５为铌酸盐的起始原料,低温合成了ＬｉＮｂＯ３／ＳｉＯ２凝胶玻璃。通过ＤＴＡ、ＸＲＤ和ＩＲ分析方法,研究了ＬｉＮｂＯ３晶体在凝胶玻璃中的析晶过程和析晶动力学。结果表明,ＬｉＮｂＯ３微晶在凝胶玻璃中的析晶过程是受界面控制的,其析晶活化能为１４２ＫＪ／ｍｏｌ。     

Fe_(63)Ni_1Al_5Ga_2P_(9.65)B_(4.6)Si_3C_(6.75)Co_5非晶合金的晶化行为研究

采用XRD、DSC检测技术,采用连续升温晶化和等温退火晶化方法,研究分析了Fe63Ni1Al5-Ga2P9.65B4.6Si3C6.75Co5非晶薄带的晶化动力学行为和晶化过程中晶化相的析出过程。结果表明,该非晶合金的玻璃转变和晶化行为均具有显著的动力学特征。Kissinger法计算得到的Eg、Ex、Ep1、Ep2分别为750、340、432、689kJ/mol,Eg Ex,表明合金具有较好的热稳定性。合金晶化过程为:非晶→非晶+α-Fe→非晶+α-Fe+Fe2P+Fe3P→α-Fe+Fe2P+Fe3P+Fe3C(Al,Si)+Fe5PB2+SiC。合金的晶化类型为初晶型和随后的共晶型反应。     

耐高温高韧性聚酰亚胺树脂分子量与性能关系

首先,采用具有非对称结构的2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐（α-BPDA）、二胺以及反应性封端剂4-苯乙炔苯酐（4-PEPA）合成了分子量分别为1 500、2 500、3 500、5 000 g/mol的热固性聚酰亚胺树脂;然后,采用FTIR、XRD、DSC、DMA、TGA和流变等表征分析方法,研究了分子量与固化反应过程、聚集态结构、耐热性能、流变性能、韧性性能的关系及其影响机制。结果表明:随着分子量增加,热固性聚酰亚胺树脂的玻璃化转变温度由369 ℃下降至344 ℃;熔体最低黏度由15.5 Pa·s增加至37 090.0 Pa·s;冲击强度由25.93 kJ/m2提高到45.04 kJ/m2。增大分子量导致热固性聚酰亚胺树脂的玻璃化转变温度和工艺性能下降,但韧性提高。