铝热还原氮化合成矾土基β-SiAlON的反应过程

采用差热分析、热重分析和XRD分析等测试手段研究了铝热还原氮化法合成矾土基SiAlON的反应过程。结果表明 ,合成过程的反应可分为以下 5个阶段 :1)AlN的形成 (6 0 0～ 80 0℃ ) ;2 )SiO2 被还原并形成Si3N4 (90 0～ 12 0 0℃ ) ;3) β SiAlON开始形成 (130 0～135 0℃ ) ;4 )形成Si2 N2 O和过渡态SiAlON(14 0 0℃左右 ) ;5 )最终形成z=3的β SiAlON(14 5 0～ 15 0 0℃ )     

科研成就梦想:自强不息,拼搏向上——记北京科技大学侯新梅副教授

<正>侯新梅是北京科技大学冶金与生态工程学院物理化学系的一名青年教师。1979年岁末出生于河南南阳。侯新梅的父亲是一位小学教师。侯新梅从小在他言传身教的影响下,梦想长大后能够成为一名光荣的人民教师。中学时,侯新梅学习了邓小平同志的"科学技术是第一生产力"的思想,又萌生了成为科学家为祖国进步发展做贡献的梦想。在梦想的激励下侯新梅于1997年考入郑州大学,就读材料科学与工程专业获得学士学位,2001年进入郑州大学高温材料研究所成为一名硕士研究生,师从钟香崇院士,2004年考入北京科技大学冶金与生     

钢包工作衬用耐火材料的研究现状及最新进展

综述了近年来钢包工作衬用耐火材料的研究现状及最新进展, 尤其对传统钢包工作衬用耐火材料的应用背景及存在问题进行了分析和汇总.在此基础上, 进一步提出了适用于超低氧钢(或洁净钢)冶炼用耐火材料的研发方向, 即通过耐火原料组分选择和结构匹配设计, 实现对耐火材料性能的精确控制.新型钢包工作衬用耐火材料需兼顾优异热机械性能的同时, 还应具备钢水净化的功能.      

基于反向传播人工神经网络对SiC氧化反应行为的预测研究

以SiC为代表的非氧化物耐火原料作为高温结构材料重要组分,被广泛应用于冶金高温行业。在实际应用过程中,SiC的氧化行为加速了对应耐火材料的高温性能失效,导致其服役寿命大大缩短。因此明晰非氧化物耐火原料在高温环境下的氧化行为尤为重要,利用动力学模型分析氧化行为是目前最常用的手段。但动力学模型的建立往往需要大量的数据处理工作,且很难同时满足描述准确性高和模型参数简单两个条件。随着人工智能与大数据技术在材料领域的应用探索,反向传播人工神经网络(BP-ANN)有望在此方面取得突破。本文以典型非氧化物耐火原料SiC为例,通过建立神经网络,训练、预测SiC的氧化行为,预测结果与实验数据的相对误差均小于3%,用预测数据回归计算的反应活化能和反应速率常数与实验数据计算结果的相对误差低于4%,表明BP-ANN在研究非氧化物耐火原料的氧化行为方面具有巨大应用前景。     

sialon块体的变温氧化动力学

揭示了sialon块体材料的变温氧化机理,建立了变温氧化的定量氧化模型,并用此模型拟合β-sialon-Al2O3材料,O'-sialon-ZrO2-SiC材料和β-sialon-15R材料的变温氧化行为,所得结果与前人的实验结果符合得较好.结果表明:该模型能较好地定量描述sialon在变温氧化过程中氧化分数和温度及升温速率的关系,对预测sialon的氧化行为有一定的理论指导作用.     

热力学及热力学参数状态图在SiAlON材料合成中的应用

热力学和热力学参数状态图在材料的合成和设计中起着重要的理论指导作用。文中对其基础理论知识进行了概述,重点讲述了它们在确定碳热还原氮化法合成O’SiAlON粉及热压烧结合成βSiAlON-15R复相材料的工艺条件和温度制度中的应用,并对其应用前景进行了展望。     

钢包内衬用耐火材料对钢中非金属夹杂物的影响

 炉外精炼是炼钢流程中控制钢中非金属夹杂物的重要转折点,作为整个精炼过程中与钢液实时接触的钢包内衬用耐火材料,因为高温物理化学反应易向钢中引入夹杂物,导致精炼效果达不到预期。通过对典型现役钢包内衬用耐火材料与不同脱氧钢之间的界面反应归纳发现,钢包内衬用耐火材料会对钢中夹杂物的形貌、成分和理化性能产生影响,既可向钢中引入夹杂物,也能够吸附去除夹杂物。提出未来钢包内衬用耐火材料应被赋予更多净化钢液等功能指标的发展方向。     

利用煤矸石制备堇青石多孔陶瓷

为了综合利用煤矸石,以煤矸石、滑石等为原料,按堇青石的理论组成配料,分别外加质量分数为0、5%、10%、15%、20%的活性炭粉为造孔剂,在1 400℃下分别保温3和6 h烧结后制备了堇青石多孔陶瓷,通过检测显气孔率和常温抗折强度及其显微结构分析探讨了其合成工艺制度。结果表明:利用煤矸石为主原料,外加5%(w)的活性炭为造孔剂,在1 400℃下保温6 h可以合成性能优良的堇青石多孔陶瓷。所合成的堇青石多孔陶瓷的抗折强度为29.1 MPa,显气孔率为39.8%;显微结构分析显示,该多孔陶瓷中以堇青石相为骨架,内部形成了贯通气孔的多孔结构。     

基于氮化钛–石墨烯的传感器对多巴胺和尿酸的电化学检测

采用水热法和还原氮化法合成了菊花状形貌的氮化钛（TiN）纳米材料，并将其与还原氧化石墨烯（rGO）水热复合制备了氮化钛–还原氧化石墨烯（TiN-rGO）复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等测试方法对材料的形貌和物相进行了表征和分析。结果表明，TiN-rGO复合材料很好地保持了TiN菊花状的三维结构和rGO透明褶皱的形貌，且层状的rGO均匀地包覆在了菊花状的TiN的周围。用TiN-rGO复合材料修饰玻碳电极（GCE）制得了TiN-rGO/GCE电化学传感器，用于测定人体中的生物小分子DA和UA。由于复合材料中TiN和rGO的协同效应，构建的电化学传感器表现出了优秀的电化学性能。检测结果表明:TiN-rGO/GCE传感器对DA和UA的检测限分别为0.11和0.12 μmol·L?1，线性范围分别为0.5～210 μmol·L?1和5～350 μmol·L?1，且具有良好的抗干扰性、重现性和稳定性，且成功应用于人体内真实样品的DA和UA检测。      

高温含水条件下BN粉体的反应动力学

针对高温含水条件下非氧化物材料经常面临的性能失效问题,以六方BN粉体(平均粒度为1.2μm)为研究对象,利用高温热重分析、X射线衍射以及扫描电镜等手段,考察了BN粉体在不同温度(1273-1373K)含水条件下f水和空气的体积比为3:7)的反应行为,并与其在干燥空气下的反应行为进行对比.BN粉体在含水条件下的反应有如下特点:在反应初期,试样质量增加率快速增加;在反应后期,试样质量增加率变缓.结合热力学分析探讨了BN材料在高温含水条件下的反应机理:质量快速增加阶段主要发生BN与O₂之间的氧化反应,试样质量增加率变缓阶段主要是由于氧化产物B₂O₃与H₂O反应生成了挥发性产物.随着温度的升高,两反应阶段试样的质量增加率均有所提高.利用周模型对BN材料在高温含水条件下的反应动力学进行了较为精确且定量的拟合,结果与实验数据吻合良好.