铁纳米颗粒催化氮化硅粉

以Fe纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备氮化硅。结果表明:加入2%的Fe纳米颗粒,1 350℃保温2h催化氮化后,试样中的残余硅含量小于5%,而相同条件下无催化剂的试样中,单质硅的残余率高达50%。催化氮化制得的Si3N4试样中存在大量的晶须状Si3N4,其直径在40~200nm,长度可达几微米至十几微米。Si3N4晶须的生长机理主要为气相--液相--固相机理与固相--液相--气相--固相机理。     

晶须对碳碳复合材料组织和力学性能的影响

添加硅灰石(CaO·SiO₂)晶须制备碳纤维预制体, 并在980 ℃下进行化学气相沉积, 高温石墨化处理后制备得到CaO·SiO₂晶须改性的C/C复合材料。利用SEM、金相显微偏光分析以及力学实验等方法研究了预制体结构对基体微观结构、物理性能和力学性能的影响。实验结果表明: 添加CaO·SiO₂晶须会诱导热解炭呈锥形生长, 同时在石墨化过程中会诱导热解炭的组织结构发生有序性转变, 与基体反应生成SiC二次纤维。添加CaO·SiO₂晶须使得复合材料的石墨化度由31.6%提升至41.1%, 导热和导电性能相比于未添加晶须时分别增加了71.7%和14.3%, 复合材料的弯曲强度相比于未添加晶须时提升了5%。     

镁质晶须对油井水泥石力学性能的影响

为提高油井水泥石强度,选用镁质晶须MBW为增强剂,研究了MBW在不同掺量下对水泥浆体的基本性能及水泥石力学性能的影响,并通过XRD、MIP及SEM等表征方法进行了探讨。结果表明,油井水泥中掺入1%~5%的镁质晶须后,其浆体密度及凝结时间基本不变;流动度随晶须掺量的增加而降低,通过加入减阻剂USZ来改善;水泥石的抗压强度、抗折强度随晶须掺量的增加得到明显提高,当晶须掺量为4%时,80℃下水泥石1、3、7和28 d抗压强度比净浆水泥石分别提高8.3%、15.4%、21.5%和18.8%,抗折强度分别提高9.4%、19.4%、13.1%和0.3%。镁质晶须属于惰性微填料,可填充水泥石内部的有害孔隙,增加水泥石密实度,同时作为微纤维,在水泥石内部通过桥连、拔出、剥离、折断等作用机制起到对水泥石增强增韧的双重功效。     

热蒸发法制备一维ZnO晶须材料

以陈化锌粉为锌源,利用热蒸发方法制得高纯度ZnO一维晶须材料,并对反应体系的工艺参数如氮气流量、反应温度、反应时间(保温时间)等因素对产物规整率、转化率及长径比的影响进行研究。利用SEM对产物形态进行表征。结果表明:以陈化锌粉为锌源,当反应温度为1000~1100℃,通入氮气量为0.2 m3/h,保温时间为60 min时能制备出高规整率、高产率转化率及高长径比的ZnO一维纳米材料。     

SiC晶须对等离子喷涂YSZ涂层显微结构的影响

为了研究SiC晶须对等离子喷涂YSZ（Y₂O₃部分稳定的ZrO₂）涂层显微结构的影响规律,采用喷雾造粒技术制备了晶须含量分别为0%、1%、2%和3%（质量分数）的团聚YSZ颗粒（0#、1#、2#和3#粉末）,利用等离子喷涂技术（APS）分别制备了0#、1#、2#和3#等4组涂层。利用扫描电镜（SEM）及金相显微镜等测试分析设备研究SiC晶须分散工艺和定量表征方法,以及团聚颗粒的形态和涂层的显微结构,并分析了含晶须涂层的成型过程。结果表明：机械搅拌时间增加至5 h时,晶须具有较好的分散程度,对应的晶须面积分数为11.03%。含晶须的团聚颗粒主要呈“水滴状”和“纺锤状”,1#、2#和3#粉末中“水滴状”和“纺锤状”团聚颗粒的数量比例分别为16.5%,22.7%和39.3%。由于非水平态晶须对颗粒中未熔融原粉末在冲击和铺展过程的阻碍作用,涂层的孔隙率随着晶须含量的增加而增加,0#涂层的孔隙率为3.89%,1#、2#和3#涂层的孔隙率分别是0#涂层的3.15倍、4.17倍和7.52倍。     

ZnO晶须对激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂层结构和摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响

采用先驱体转化陶瓷法(PDC法)制备含ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层,将ZnO晶须添加到激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂的先驱体中,增强Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐蚀性能和减摩耐磨性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、往复式摩擦磨损测试仪、电化学工作站等手段,分析含不同质量分数ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层的元素组成及存在形式、表面形貌、摩擦磨损性能以及防腐蚀性能。添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的组成和化学价态没有影响,但添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐性能有改善,添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的减摩性能有改善,在较高载荷下添加ZnO晶须可以降低Ti-Si复合陶瓷涂层的摩擦因数,添加ZnO晶须质量分数为10%所得的Ti-Si复合陶瓷涂,载荷为5N和7N时摩擦因数均比45钢低52%。添加不同质量分数ZnO晶须对复合陶瓷涂层表面表面形貌有很大影响,同时可以改善Ti-Si复合陶瓷涂层摩擦磨损性能以及防腐蚀性能。     

马来酸酐接枝纤维素晶须稳定Pickering乳液的性能

采用固相接枝制备马来酸酐接枝纤维素晶须(MAH-CW),讨论了其对苯乙烯/水乳液的稳定性能,并采用红外测试证实了接枝产物的生成。考察m(MAH)∶m(CW)、接枝温度和接枝时间对取代度的影响,在m(MAH)∶m(CW)为8、温度为110℃、时间为4h时,取代度最高为3.85。在纤维素晶须的纳米尺寸效应与马来酸酐接枝物的两性效应共同作用下,MAH-CW对苯乙烯/水乳液具有稳定性能。较高的取代度、较多的稳定剂和碱性环境有助于稳定乳液,可减缓乳液稳定指数的下降速度。     

碳酸钙晶须与碳纤维混杂增强油井水泥石力学性能

针对油井水泥石易脆裂而造成油气井层间封隔失效的问题,通过实验研究了碳纤维、碳酸钙晶须及二者混杂对油井水泥石力学性能的影响,利用扫描电镜观察了水泥石微观形貌,并探讨混杂纤维增强水泥石的作用机理。实验结果表明:碳纤维、碳酸钙晶须及两者混杂纤维均能有效提高水泥石的抗压、抗折和劈裂抗拉强度;相对于单掺1种纤维,混杂纤维对水泥石的增强效果更好;混杂纤维水泥石具有明显的韧性,且混杂纤维显著提高了水泥石的力学形变能力。观察水泥石微观形貌和分析混杂纤维增韧机理后发现:碳酸钙晶须和碳纤维具有不同的尺寸、形貌和性能,能够在不同结构层次和荷载阶段发挥作用,控制微裂纹或裂缝的产生和发展,改善水泥石的强度和韧性。图20表5参27     

甲壳素纳米晶须对天然橡胶复合材料力学性能的影响

采用盐酸水解甲壳素(Chitin)制备甲壳素纳米晶须(Ch W),将其与环氧化天然胶乳混合处理然后凝聚共沉,得到甲壳素纳米晶须-环氧化天然橡胶混合物(Ch W-ENR),干燥待用。采用开炼机将Ch W-ENR与天然橡胶(NR)共混,制备了天然橡胶/甲壳素晶须(NR/ENR/Ch W)复合材料。研究了NR/ENR/Ch W复合材料的硫化特性与力学性能,重点进行了纵向力学性能与横向力学性能的对比。结果表明Ch W的加入有促进硫化的作用;流变仪的扭矩也随之增加,表明其力学性能增加。开炼机的双辊挤压能够促使Ch W在天然橡胶中发生取向,形成定向排列,促使复合材料的纵向力学性能优于横向力学性能。     

陶瓷晶须TISMO在橡胶制品胶料中的应用

研究陶瓷晶须TISMO在氟橡胶(FKM)、丙烯酸酯橡胶(ACM)和硅橡胶(MVQ)制品胶料中的应用,并与常用填料进行对比,分析其对胶料性能的影响。结果表明:针状陶瓷晶须TISMO在橡胶中分散性能良好;加快FKM胶料的硫化速度,增大交联密度,提高拉伸强度和撕裂强度;提高ACM胶料的耐热老化性能;大幅提高MVQ胶料的撕裂强度和耐热老化性能。