铝钛渣固相反应合成六铝酸钙材料的研究

以铁合金厂铝钛渣为主要原料,通过高温固相反应制备六铝酸钙材料,研究不同煅烧温度对六铝酸钙材料相组成、微观结构、致密度以及主晶相六铝酸钙的晶胞常数的影响.用XRD分析法和SEM法对烧后试样的相组成和显微结构进行研究,利用X pert plus软件对试样中六铝酸钙的晶格常数、晶胞体积及相对结晶度进行计算.结果表明,随着煅烧温度的增高,六铝酸钙材料结构中的热缺陷浓度增大,六铝酸钙晶格常数和晶胞体积逐渐增大,六铝酸钙材料的体积密度及微观结构致密性逐渐增大,微观结构中液相量逐渐增多,六铝酸钙材料的相对结晶度降低.     

低温耦合固相氮化反应合成β-Sialon

本研究拟在氮化气氛下,以金属Al粉、Si粉、α-Al2O3为原料,添加Y2O3,耦合氮化反应制备β-Sialon.通过在不同温度下的氮化反应烧结试验,研究了Y3+对β-Sialon晶相组成、晶粒大小、晶格常数及显微结构的影响.采用XRD和SEM表征试样中的晶相和显微结构,利用X'Pert Plus软件对试样进行晶胞参数分析,通过Semi-quantification法对试样各晶相组成进行计算.结果表明:随着温度的升高,合成β-Sialon相的含量不断提高,在1550℃时达到最高;添加Y2O3可以在相对较低温度条件下合成β-Sialon相,y3+对Al3+的置换作用导致β-Sialon相结构畸变,且随耦合氮化反应烧成温度的升高,晶胞体积可由1350℃时的0.208448 nm3增大到1550℃时的0.236776 nm3,合成β-Sialon相呈现增加的趋势.同时在合成β-Sialon结构中,由于过量助烧结剂Y2O3易与原料中Al2O3形成针状YAG.     

Ba(Zn(1-x)/3Nix/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷的微观结构

本文采用传统的固相陶瓷烧结工艺,利用Ni2+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 的B位Zn2+形成固溶体来研究其微观结构.XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb2O6等存在.随Ni2+含量增加,系统晶格常数a减小;而随烧结温度升高,a逐渐增大.系统在1500 ℃下烧结时为固相烧结;当烧结温度为1550 ℃时,系统由固相烧结转变为液相烧结.较低温度下烧结时,在低角度区有很微弱的1∶ 2有序相产生;烧结温度升高,无序相增加,有序相消失.     

添加剂对锌铝尖晶石晶粒尺寸的影响

本文以氧化铝和氧化锌为原料,B2O3、Y2O3、TiO2为添加剂,采用固相反应法合成锌铝尖晶石,将试样在1550℃进行烧结,研究了三种添加剂对矿物组成和微观结构的影响,采用XRD、SEM等手段对烧后试样的物相组成和显微结构进行表征.结果表明:三种添加剂均使显气孔率显著降低,当含量超过1.5;时,显气孔率下降不明显.B2O3进入锌铝尖晶石间隙内形成间隙固溶体;Y2O3与Al2O3发生化学反应生成钇酸铝;当TiO2含量小于1.5;时,TiO2进入锌铝尖晶石晶格内形成置换固溶体,超过1.5;以后,TiO2与Al2O3反应生成钛酸铝.添加Y2O3的试样,生成的钇酸铝在锌铝尖晶石晶间,与空白样相比,晶粒尺寸更均匀;添加B2O3的试样,晶粒尺寸最大;其次是添加TiO2的试样.添加TiO2的试样抗KCl侵蚀性最好.     

CeO2对CaTiO3陶瓷烧结性能以及微观结构的影响

以CaO和TiO2为原料,采用固相反应烧结法合成钛酸钙陶瓷.以CeO2为添加剂,重点研究CeO2掺杂对合成钛酸钙陶瓷烧结性能及微观结构的影响.利用XRD、SEM、EDS等手段对试样的物相组成、显微形貌以及元素分布进行表征.通过X'pert High score Plus软件研究CeO2添加量和煅烧温度对合成钛酸钙的相组成、晶胞参数、缺陷反应的影响.结果表明:随着CeO2加入量的增大,Ce4+与Ti4+及Ce3+与Ca2+之间发生取代,致使钛酸钙的晶体结构发生畸变,晶格常数以及晶胞体积出现了先增大后减小的趋势.CaTiO3结构中取代位置的改变,是造成晶胞体积呈非线性变化趋势的原因.形成的结构缺陷加速了固相烧结反应,钛酸钙晶粒由发育不完全的台阶状转变为规则的多边形.过量的CeO2会抑制晶粒的生长,减小晶粒尺寸.随着煅烧温度的升高,结构中热缺陷浓度增大,促进了钛酸钙的烧结.     

镁铝尖晶石-钇铝石榴石复相材料的制备研究

以富铝尖晶石为原料,分别加入Y2O3细粉、Y2O3和α-Al2O3混合粉、钇铝石榴石前驱体,制备尖晶石-钇铝石榴石复相材料.研究了氧化钇的不同引入方式和烧结温度对尖晶石-钇铝石榴石复相材料烧结性能的影响,并通过XRD、SEM等手段对其物相组成和显微结构进行表征.结果表明:向富铝尖晶石中分别加入Y2O3细粉、Y2O3和αt-Al2O3混合粉、钇铝石榴石前驱体,均能制备出尖晶石-钇铝石榴石复相材料;当Y2O3和α-Al2O3混合粉的加入量为6;,经1750℃烧结3h后,所制备的试样的致密化程度较高,体积密度达3.34 g/cm3,显气孔率为8.0;,制备的试样中镁铝尖晶石、钇铝石榴石晶粒发育较好.     

La2O3对反应烧结制备六铝酸钙结构性能的影响

以工业氧化铝和活性石灰为原料,固相反应烧结合成六铝酸钙材料,研究了在1450℃和1500℃保温2h的条件下,La2O3对合成材料的烧结性能和热震稳定性的影响,同时借助XRD、SEM及相关软件对烧后材料的结晶相组成、晶胞参数和显微结构进行分析和观察.研究结果表明:合成六铝酸钙材料的固相反应烧结过程中,提高煅烧温度可以促进过渡相二铝酸钙相转变成六铝酸钙相,加入氧化镧会引起合成产物六铝酸钙相晶胞参数变大,所形成的结构缺陷会加速物相结构中的离子交换和晶粒长大,合成六铝酸钙材料的烧结性逐渐提高.引入1.6;氧化镧的六铝酸钙配方试样经1500℃煅烧后,试样热震稳定性最好.     

Al2O3对低品位菱镁矿与天然硅石合成制备镁橄榄石的影响

以低品位菱镁矿与天然硅石为原料,以Al2O3为添加剂,通过反应烧结制备镁橄榄石。研究讨论Al2O3对镁橄榄石材料相组成、晶胞参数、微观结构及常温性能的影响。用XRD和SEM对烧后试样的相组成和显微结构进行表征。利用X’pert plus软件对试样中镁橄榄石相的晶胞参数进行计算。结果表明:以低品位菱镁矿轻烧氧化镁和天然硅石为原料,经1500℃煅烧合成制备的镁橄榄石中,由于Al2O3的加入,促进了系统中顽火辉石相的形成。Al2O3的加入导致镁橄榄石相的晶胞参数和晶胞体积的增大。随着Al2O3加入量增加,镁橄榄石的相对密度和常温耐压强度逐渐增加,说明了Al2O3对镁橄榄石的促烧结作用。     

添加剂促进锌铝尖晶石生成机理研究

以氧化铝和氧化锌为原料,采用固相反应法合成锌铝尖晶石,将试样在800～1500℃进行烧结,研究了添加剂对矿物组成和微观结构的影响,采用XRD、SEM和EDS等手段对烧后试样的物相组成和显微结构进行表征.结果表明:在800℃时,空白样的主晶相为氧化锌,次晶相为锌铝尖晶石,添加ZrO2的试样主晶相为锌铝尖晶石,次晶相为氧化锌和氧化锆,添加TiO2的试样,主晶相为锌铝尖晶石,次晶相为钛酸锌,两种添加剂均有促进锌铝尖晶石生成的作用,添加TiO2和ZrO2的试样晶粒尺寸均比空白样大;1500℃时,氧化钛与氧化铝反应生成钛酸铝,当TiO2含量在1;～5;之间时,随着TiO2含量增加,锌铝尖晶石晶粒尺寸增大.     

轻烧MgO的活性对合成镁铝尖晶石晶体结构及性能的影响

以不同活性的轻烧MgO和α-Al2 O3微粉为原料,通过固相烧结法合成镁铝尖晶石,研究轻烧氧化镁的活性对镁铝尖晶石物相组成、晶胞参数、微观结构及烧结性能的影响并探讨其机理.利用XRD和HighScore Plus分析合成试样的物相组成和晶胞参数,利用SEM表征合成试样的微观结构.结果表明:高活性轻烧MgO具有更高的缺陷能,可以加快烧结反应的进行,降低MgAl2 O4的合成温度;高活性轻烧MgO可以促进MgAl2 O4晶体发育,MgO活性越高,生成的MgAl2 O4晶胞参数和晶胞体积越大,晶粒发育更为完全.     

B位四价Sn4+, Zr4+取代对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3系统微观结构的影响

采用传统的固相陶瓷烧结工艺,利用四价正离子Sn4+、Zr4+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷的B位Zn2+、Nb5+,研究其对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3系统微观结构的影响.四价Sn4+、Zr4+取代B位Zn2+、Nb5+可以形成固溶体,系统的主晶相仍为立方相.系统晶格常数a随着Sn4+取代量的增加而呈线性增大,相同Sn4+取代量下随着烧结温度的增加,晶格常数a增大.BaZrO3(BZ)的加入可减少第二相的生成.Sn4+、Zr4+均可改善系统烧结特性,加快致密化形成.     

掺钕钇铝石榴石陶瓷的制备与性能

以Al2O3、Y2O3、Nd2P3为起始原料,用固相合成方法在1500℃、2h条件下合成了掺钕钇铝石榴石(1.1at.;Nd:YAG)粉料.研究表明,在固相反应过程中,首先形成中间相Y4Al2O9(YAM)、YAlO3(YAP)而最终形成单相Y3Al5O12(YAG).将上述粉料经等静压成型并在低真空状态下于1750℃烧结3h,获得呈半透明状态的Nd:YAG陶瓷,其相对密度达到98.68;,显微结构均匀,荧光性能与0.9at; Nd:YAG单晶材料相近.     

Ba(Co1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷预烧温度研究

采用传统固相法制备Ba(Co1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷。研究了预烧温度对其物相组成、显微结构、烧结性能、微波介电性能的影响。结果表明:在不同预烧温度下制备的陶瓷样品主晶相为复合钙钛矿结构的Ba3CoNb2O9,900℃、1000℃有微量Ba3Nb5O15生成。最佳预烧温度为1100℃,在1380℃烧结4 h时,εr=31.8,Q×f=60164GHz,τf=-15×10-6/℃。合适的预烧温度能有效抑制第二相的生成,提升材料致密度,促使主晶相B位有序排列,进而降低介电损耗。     

不同氧化铝源对合成铁铝尖晶石的影响

以工业氧化铝、α-氧化铝微粉、电熔白刚玉作为氧化铝源,分别与氧化铁、鳞片状石墨和烧结镁铝尖晶石按照相同比例配料、混合、压制成型及干燥,在空气气氛条件下,通过高温烧结合成铁铝尖晶石试样.利用XRD和SEM分别对三种氧化铝源合成试样的物相组成和显微结构进行表征.结果表明:以工业氧化铝为氧化铝源合成的试样,铁铝尖晶石合成率高、晶体发育好、晶格常数接近理论值0.8148 nm.     

DyxEr3-xAl5O12稀土铝酸盐材料的固相合成

以Dy2O3、Er2O3、Al2O3氧化物为原料,利用固相合成法在1500～1700 ℃下合成了DyxEr3-xAl5O12(x=0、1、2、3)稀土铝酸盐材料.分析了其物相组成并初步探讨了其合成机理.结果表明:在1650～1700 ℃高温下,合成的产物完全转化为石榴石相,大量的稀土元素的引入不会对石榴石结构稳定性产生影响;随材料中Dy3+的浓度增加,随着x值增大,即材料中Dy3+的浓度增加,DyxEr3-xAl5O12石榴石结构的晶格常数增大.     

固体废弃物铝灰和粉煤灰原位合成Spinel-Sialon复相材料的研究

本文利用铝灰和粉煤灰为原料,经原位铝热还原氮化法合成了Spinel-Sialon复相材料。通过XRD、SEM、EDS等分析手段,研究了合成温度和还原剂铝的添加量对合成产物物相及微观形貌的影响。结果表明:合成Spinel-Sialon的优化工艺参数为铝的添加量为过量100%、合成温度为1550℃,保温时间3 h,合成得到发育良好的柱状β-Sialon及八面体形的镁铝尖晶石。合成温度、还原剂铝的添加量均是影响氮化产物的重要因素。随着温度的升高或还原剂铝的添加量增多,Al2O3越来越少,β-Sialon和镁铝尖晶石均增多,且β-Sialon的Z值增大,MgAl2O4转变成富铝尖晶石。     

添加稳定剂对反应烧结法合成铁铝尖晶石的影响

以工业氧化铝、氧化铁为原料,石墨为还原剂,高纯镁砂、电熔镁铝尖晶石为Fe2+的稳定剂;按照FeO: Al2O3:C =41.0:59.0:3.0的质量比设计基础配方,在合成体系中分别外加适量的高纯镁砂及镁铝尖晶石;各种原料经过共磨等工序加工后,压制成φ50 mm×50 mm试样,并在非控制气氛下于高温电炉1550℃,5h烧结合成.采用XRD、SEM及EDS等手段对试样进行表征,结果表明:非控制气氛下反应烧结法制备铁铝尖晶石时,引入高纯镁砂与镁铝尖晶石做为稳定剂均能促进Fe2+的稳定及铁铝尖晶石的合成.以高纯镁砂为稳定剂,制备的铁铝尖晶石晶体结构中镁含量相对较高,晶格参数与理论值相差较大,合成产物中还存有少量镁铝尖晶石相及单质铁;以电熔镁铝尖晶石为稳定剂,制备的铁铝尖晶石晶体结构中镁含量相对较低,晶体发育完善,晶格常数更接近理论值,合成产物中存在纯净铁铝尖晶石相.     

原位反应烧结制备莫来石-锌铝尖晶石多孔陶瓷研究

以天然高岭土以及活性氧化铝、氧化锌为原料,通过添加天然长石,以石墨为造孔剂,原位反应烧结制备了莫来石-锌铝尖晶石多孔陶瓷.采用XRD、SEM、EDS能谱分析分别确定了试样的物相组成、显微结构与微区化学组成.采用阿基米德排水法与抗压强度测定法测定了试样的孔隙率与抗压强度.结果表明:当原位合成温度为1450～1500℃范围时,试样的物相组成为莫来石与锌铝尖晶石,莫来石呈针状晶须,锌铝尖晶石晶形发育良好,材料的抗压强度增加迅速,为最合适的原位合成温度.长石的加入促进了针状莫来石的形成,促进了材料的烧结,提高了多孔陶瓷的强度.     

含Mg2+铁铝尖晶石晶体结构的研究

以分析纯氧化铁(Fe2O3)、分析纯氧化铝(Al2O3)和分析纯氧化镁(MgO)为原料,按照质量比MgO∶ Fe2O3∶Al2O3=0∶44∶56及1∶44∶56进行配料,压制成φ25 mm×30 mm试样.成型后的试样在CO2/CO混合气氛下加热至1600℃并保温6h.采用XRD、SEM、EDS、HRTEM及SAED等手段对烧后试样进行了表征.结果表明:经1600℃高温处理6h后,烧后试样的微观结构均匀,物相为含Mg2+的铁铝尖晶石IV(Mg0.035 Fe0.808Al0.157)∑1.000Ⅵ(Fe0.158Al1.772Mg0.070)∑2.000O∑4.002.引入的氧化镁参与了铁铝尖晶石的合成,并以Mg2的形式进入铁铝尖晶石晶格;Mg2+占据铁铝尖晶石中四面体和八面体的位置,造成铁铝尖晶石晶格常数的变大.     

TiO2含量对铁铝尖晶石晶体结构影响的研究

以分析纯氧化铁、氧化铝和二氧化钛为原料,按FeO∶Al2O3质量比为40.8∶59.2配料,并于合成体系中分别引入质量分数为0、1;、3;和5;的二氧化钛.在保护气氛(CO2/CO)下于1550℃煅烧4h合成铁铝尖晶石.用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱对烧后试样进行分析.结果表明:在铁铝尖晶石合成过程中,引入的TiO2参与了铁铝尖晶石的结晶、长大;添加TiO2的铁铝尖晶石衍射峰向小角度偏移,晶格常数增大.TiO2加入量小于1;时,各试样的微观结构都比较均匀,引入的TiO2进入了铁铝尖晶石的晶格,且以复合尖晶石的形式存在;TiO2添加量大于3;时,烧后试样的结晶形貌发生明显变化,铁铝尖晶石发生分解.