CNTs对B4C放电等离子烧结行为和力学性能的影响

在1600℃、50 MPa条件下,采用放电等离子烧结工艺制备出了CNTs/B4C陶瓷基复合材料.研究了CNTs添加量对B4C烧结行为和力学性能的影响.采用X射线衍射仪和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和微观结构.结果表明:随着CNTs含量的增加,复合材料的相对密度和力学性能呈现先增加后减小的变化趋势,且当CNTs含量为1wt;时,相对密度和力学性能达到最大值.分析认为,适量的CNTs有利于烧结过程中粉体的滑移,可以提高复合材料的烧结致密度,而随着CNTs含量的增加,位阻效应显著,使得复合材料的致密度降低.     

离心-凝胶注模成型技术制备梯度碳纤维/HA复合材料

以经过低温氧化和提拉HA溶胶改性处理的碳纤维为增强体,采用离心-凝胶注模成型技术制备梯度碳纤维/HA复合材料.观察了碳纤维改性处理后的形貌,研究了碳纤维/HA浆料的特性,以及浆料的凝胶固化过程.分析了离心转数、碳纤维含量对梯度复合材料生坯密度梯度的影响.观察了烧结后梯度复合材料的显微组织,并测量了不同烧结温度和碳纤维分布的HA复合材料的抗弯强度和断裂韧性.研究结果表明改性处理碳纤维表面形成一层致密的、结合性能较好的膜层,烧结后可以很好地连接基体和碳纤维.在pH =9,分散剂含量为5wt;,浆料固相含量为40wt;,碳纤维含量为2wt;时,碳纤维/HA浆料具有良好的分散性和稳定性.当催化剂和引发剂含量均为0.9wt;时,起始凝胶和终止固化时间与离心成型工艺相匹配.当离心转数为1000 r/min,碳纤维含量为2wt;时,离心-凝胶注模成型所得试样具有良好的密度梯度,1100℃烧结2h后,该复合材料的抗弯强度达到最大值101.7 MPa;断裂韧性为1.98 MPa·m1/2,分别比干压成型制备的均匀碳纤维/HA复合材料提高了29.7;和25.3;.     

TiO2颗粒原位合成TiB2对B4C陶瓷材料组织与力学性能的影响

碳化硼是一种应用广泛且极具潜力的结构陶瓷,具有低密度、高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优良性能,但是韧性差、烧结温度高的特性限制了其更为广泛的应用.本文采用原位合成和硅溶渗反应烧结相结合的方式制备TiB2增强B4C陶瓷材料,再分别对所制备的复合陶瓷材料的力学性能和显微组织进行研究,研究结果表明:原位合成的TiB2颗粒分布更加均匀,晶粒更加细小且原位合成的TiB2颗粒主要分布在B4C边界,对B4C陶瓷材料起到增韧补强的作用;当添加量达到8wt;时,弯曲强度出现最大值为269 MPa,断裂韧性最大值为7.73 MPa·m1/2,是TiO2添加量为0wt;的B4C陶瓷材料的2.46倍.     

Si对热压烧结B4C陶瓷材料显微结构与性能的影响

采用Si作为烧结助剂,利用热压烧结技术烧结制备了SiB6-B4C陶瓷复合材料.采用热力学计算、XRD物相分析,结合SEM图片,探讨了Si-B4C陶瓷的烧结过程和机理.结果表明:Si有助于促进B4C陶瓷的致密化烧结,原位生成的SiB6有助于B4C陶瓷机械性能的提高;Si的最佳加入量为10wt;;预烧处理对Si-B4C陶瓷烧结有利,1000 ～ 1400℃预烧8h后制备的B4C陶瓷弯曲强度447.3 MPa,断裂韧性4.42 MPa· m1/2,HRA硬度为94.     

低温引入碳对锂离子电池材料SnO2阳极行为的影响

以SnO2和葡萄糖为原料,采用一种简单的低温水热法制备了SnO2/C复合材料.采用SEM, TEM, XRD, TG和电化学测试系统对SnO2/C复合材料进行研究,研究结果表明:样品由亚微米大小球形颗粒组成,碳含量大约1.5 wt;.作为锂离子电池负极材料,SnO2/C复合材料展现了高达52.7;的起始库仑效率和753.4 mAh/g的可逆容量,而没有碳复合的SnO2材料仅显示了39.8;的起始库仑效率和548 mAh/g的可逆容量.SnO2/C复合材料也展现了良好的循环性能和稳定的高倍率性能.这表明水热法低温引入碳是SnO2/C复合材料具有良好电化学性能的重要影响因素.     

AlN含量对SiC基复相陶瓷性能的影响

以MgO-CeO2为烧结助剂,采用热压烧结工艺在1850℃下制备了SiC基复相陶瓷.研究了不同AlN含量对复相陶瓷致密性与导热性能的影响.结果表明:不添加AlN时,试样致密性最差,气孔率和体积密度分别为4.71;和2.43 g/cm3.AlN含量升高至5wt;时,试样致密性有所提高.AlN含量进一步升高至10wt;～20wt;,试样完全致密,气孔率和体积密度分别保持在0.20;和3.31 g/cm3.在AlN含量为10wt;时,样品具有最高的热导率51.62 W·m-1·K-1,同时弯曲强度和断裂韧性达到顶点,分别为731.3 MPa和7.3 MPa·m1/2.     

碳化硅增强环氧树脂复合材料的制备及性能研究

为了提高环氧树脂的摩擦磨损性能,利用碳化硅颗粒填充改性制备了碳化硅/环氧树脂复合材料,探讨了碳化硅含量对于复合材料摩擦磨损性能的影响及磨损表面的磨损机理,分析复合材料的弯曲性能和动态力学性能,揭示了碳化硅的增强机理.结果表明高含量的微米碳化硅能够明显降低环氧树脂的摩擦系数,提高其耐磨性能:与纯环氧树脂相比,添加60wt;碳化硅的复合材料摩擦系数降低了21.44;,而添加40wt;碳化硅的复合材料,体积磨损率降低了83.49;.同时高碳化硅含量下复合材料的弯曲性能和动态力学性能有所增加.     

晶硅切割废粉为原料的反应烧结Si3N4结合SiC复相陶瓷的工艺研究

以晶硅切割废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相陶瓷材料.设计L9(34)正交实验,研究了原料中Si、助剂Al2O3、Y2O3和Fe2O3的含量对陶瓷材料力学性能的影响和优化.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量SiALON及未反应的Si.Si含量对力学性能的影响最为显著,通过对正交试验的验证,20wt; Si、3.2wt; Al2O3、0.8wt;Fe2O3和2wt; Y2O3时烧结体抗弯强度最高.     

TiAl金属间化合物/羟基磷灰石生物复合材料的制备及性能表征

首先采用机械合金化的方法制备出TiAl金属间化合物,用化学沉淀法制备出HA粉体,然后将二者球磨混合,经过真空热压烧结工艺制得TiAl/HA复合材料.力学性能检测结果表明,TiAl/HA复合材料的硬度比纯HA生物陶瓷要低,并且随TiAl质量分数的增加呈现降低趋势;复合材料的抗弯强度随着TiAl金属间化合物含量的增加呈上升趋势,含量为15;以下,其强度低于纯羟基磷灰石,含量处于15;到30;之间,其强度高于纯羟基磷灰石;断裂韧性高于纯HA生物陶瓷,最高可比纯羟基磷灰石提高78.7;,并且随着TiAl质量分数的增加呈上升趋势.X射线衍射结果表明复合材料中只含有TiAl金属间化合物和HA两种成分;断口扫描电镜照片显示,纯羟基磷灰石材料比较致密,而复合材料中存在一定量的气孔,其部分断裂区域显示出穿晶断裂的形态.     

低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相非致密陶瓷材料显微结构和力学性能

以低压铸造用升液管为研究目的,磨切单晶硅废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷.研究了Y2O3含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用XRD、SEM对复合材料的相组成、微观形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量Sialon晶须及未反应的Si.Y2O3含量对复相陶瓷力学性能影响很大,在分析稀土Y2O3作用机理的基础上,得到2.5wt; Y2O3优化试样的力学性能优良,相对密度达到88;,维氏硬度达到1.1 GPa,常温抗弯强度50 MPa.     

基体中Mg含量对空气气氛下无压浸渗SiCp/Al微观结构的影响

在空气气氛下,采用无压浸渗法制备高体积分数(65;)碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al).探究铝镁合金基体中Mg含量对SiCp/Al复合材料微观结构的影响.XRD和SEM被用作复合材料微观组织及断口形貌分析.结果表明:当基体中Mg含量低于6wt;时,复合材料出现明显的分层现象.Mg含量达到8wt;后,分层消失,材料内部出现不完全浸渗区域.随着基体中Mg含量不断增加,不完全浸渗区域逐渐消失,Mg含量达到14wt;后,SiC预制体可完全被合金基体浸渗,复合材料内部结构均匀.这可能是与Mg相关的界面反应促进了自发浸渗.     

FeNi@CNOs/AlN复合材料的制备及其吸波性能

核壳结构的碳材料具有优异的吸波性能,但是在陶瓷基体中难以分散均匀.本研究通过化学气相沉积法在氮化铝陶瓷机体中引入磁性纳米洋葱碳,制备了FeNi@CNOs/AlN复合材料,研究了其相组成、微观形貌和吸波性能.结果表明,1100 K下基于Al粉与C粉,FeNi催化剂的存在可原位生成FeNi@CNOs/AlN复合材料;10wt;FeNi@CNOs/AlN复合材料在8.29～15.32 GHz范围内,其RL值均低于-10 dB,在13.2 GHz处达到最大值为-23 dB.     

绵白糖碳源反应烧结凝胶注模成型SiCw/B4C陶瓷组织与性能的研究

凝胶注模作为一种新型成型技术,具有成本低和净尺寸成型的优点.本文通过凝胶注模成型工艺制备SiCw/B4C复合陶瓷素坯.采用绵白糖作为碳源制备低粘度的陶瓷浆料,并加入不同质量分数的SiCw,通过反应烧结制备SiCw/B4C复合陶瓷材料.对所制备的陶瓷材料的显微组织和力学性能进行研究.结果 表明:绵白糖的加入降低了陶瓷浆料粘度并提高素坯抗弯强度,但是过量的绵白糖会对素坯结构造成破坏.SiCw加入有助于复合陶瓷材料力学性能的提高;当SiCw含量为12wt;时,B4C陶瓷材料抗弯强度为201 MPa,相比未加入SiCw的B4C陶瓷材料提高了24;.     

MnO添加对40（50 Cu-Ni）-（NiFe2 O4-10 NiO）金属陶瓷惰性阳极的影响

采用粉末冶金法对40(50Cu-Ni)-(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷进行MnO掺杂实验,并对不同添加量试样进行烧结致密化与电解腐蚀性能研究。结果表明：在烧结过程中Mn2+会取代部分基体尖晶石中Ni2+发生晶格畸变,提高烧结活性,当添加量为3wt;时,试样收缩率为18.5;,致密度达97.7;;24 h杂质含量最低,电解24 h后铝液中的Cu、Fe、Ni、Mn的杂质含量最低,分别为0.069wt;、0.121wt;、0.115wt;、0.028wt;。     

柠檬酸含量对LiFePO4/C复合正极材料形貌及电化学性能的影响

采用水热-高温煅烧法制备了具有不同形貌的LiFePO4/C复合材料,探讨了柠檬酸含量对其形貌和电化学性能的影响.结果表明,柠檬酸的添加对LiFePO4/C复合材料的形貌具有显著的影响.通过添加柠檬酸调控LiFePO4/C复合材料的形貌,可以极大地改善LiFePO4/C复合材料的电化学性能.当柠檬酸与LiFePO4的摩尔比为1∶2时,LiFePO4/C复合材料呈纳米片状,颗粒粒径最小,比表面积最大,在0.1C和5C时放电比容量为160.3mA·h·g1和130.9 mA·h·g-1.     

GO/Tb4 O7复合材料的光催化性能研究

以氧化石墨烯(GO)和氧化铽(Tb4 O7)为原材料,采用水热法制备了GO/Tb4 O7复合粉体.通过SEM、XRD和分光光度计等手段对复合材料粉体进行了分析.用罗丹明B溶液作为模拟污染物,在光催化反应仪中采用紫外光照射不同时间后,利用分光光度计测试其光催化性能.实验结果表明:复合材料粉体中,氧化铽颗粒基本可以均匀的分布在GO表面;随着GO含量(6;,8;,10;)的增加,复合材料粉体和罗丹明B的反应速率逐渐加快;在60 min时三种复合材料粉体的降解率分别为98.40;、98.64;、98.94;.     

海洋防腐用氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化钛的制备

以氧化石墨烯为模板,在酒石酸的存在下合成了水性氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化钛复合材料.通过TEM、SEM、XRD和IR等设备对材料进行了表征,并采用光降解和电化学手段研究了复合材料的光催化和防腐性能.结果表明,酒石酸掺杂苯胺单体在氧化石墨烯纳米片层表面聚合获得氧化石墨烯/聚苯胺(G/P)层状结构,纳米二氧化钛均匀分散在G/P前躯体表面,形成水性氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化钛(G/P/T)层状复合材料.罗丹明B光降解试验表明,复合材料具有良好的光降解效果,提高了金属材料耐生物腐蚀性能;G/P/T改性的环氧树脂则有效地改善了铝合金的腐蚀状况,将铝合金的自腐蚀电流从10-5 A/cm2降低至约10-11 A/cm2.     

高性能Si-α-SiC-β-SiC复合涂层的研究

以硅粉、石墨粉为包埋原料及MgO、Al2O3和B2O3等为促渗剂,采用二次固渗工艺在C/C复合材料表面制备了Si-α-SiC-β-SiC复合涂层.并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层进行了表征.结果表明:一次固渗后的涂层为Si-β-SiC涂层, 两次固渗后可以获得致密的Si-α-SiC-β-SiC复合涂层,涂层厚约300μm,具有致密的表面和断面结构,没有开裂和孔隙等缺陷.氧化性能测试表明:在1500℃的静态空气气氛下氧化200h后,Si-α-SiC-β-SiC复合涂层能对C/C复合材料进行有效保护,涂层试样的失重仅为4.42×10-4g·cm-2.     

基于聚合反应制备的钛离子掺杂LiFePO4/C复合材料

首先基于聚合反应合成FePO4/PANI前驱体,再以为LiOH·H2O,FePO4/PANI 和 PVA原料制备了LiFePO4正极材料,此外再对其进行碳包覆以及Ti4+掺杂,三种试样分别标记为LiFePO4,LiFePO4/C及LiFe0.96Ti0.02PO4/C.通过XRD、EDS及充放电测试等手段表征了材料的微观结构与电化学性能.实验结果证明:试样的XRD图谱均与标准LiFePO4图谱一致,不存在无定形碳衍射峰.与未掺杂试样LiFePO4/C相比,LiFe0.96Ti0.02PO4/C的电子电导率与其相近,但离子扩散系数有所改善,Ti4+在晶格中均匀分布,因此与其他两试样相比,其电化学性能更好.试样在C/10、C/2、1C、3C及5C倍率下的放电比容量为158.7 mAh·g-1、153.3 mAh·g-1、147.6 mAh·g-1、136.4 mAh·g-1及123.5 mAh·g-1,具有良好的倍率性能与电位稳定性.     

酚醛树脂/石墨双极板复合材料的实验研究

以酚醛树脂与石墨粉料为原料通过热模压成形得到一种燃料电池双极板材料.采用正交试验方法研究了石墨含量、固化时间以及固化温度对复合材料的影响.同时研究了单因素与正交试验中,石墨含量对复合材料性能的影响.结果表明:石墨含量对复合材料的电导率与弯曲强度影响显著,其次为固化时间与固化温度,但对复合材料的性能影响不显著;影响复合材料导电率的三个因素最佳组合为为A3B5C1,此时电导率为171.2 s/cm.影响弯曲强度的最优组合为A2B3C2,弯曲强度为62.9 MPa.在单因素与正交试验中,复合材料的弯曲强度随石墨含量的增加而减小,对于复合材料的导电率,单因素试验中,随石墨含量的增加而增加,而在正交实验中,却出现先增加后减小的趋势.