pH值和烧结温度对溶胶-凝胶方法制备堇青石粉体性能的影响

以正硅酸乙酯、镁盐和铝盐为原料,通过溶胶-凝胶法合成堇青石粉体,通过TGA-DSC、XRD等测试手段,讨论了反应体系pH值和烧结温度对产物晶相和性能的影响.结果表明:体系pH值为2的试样,在900℃时,出现尖晶石相和假蓝宝石相,升温到1000℃的时候,开始有μ-堇青石出现,在1250℃煅烧2h几乎全部转化为α-堇青石,体系pH为7的试样,在900℃时,有μ-堇青石形成,经1250℃煅烧后,β-堇青石相增多,μ-堇青石相和镁铝尖晶石相消失,合成粉体的平均晶粒尺寸随pH值增加呈先减小后增加的趋势,在不同温度煅烧下的压片试样,体系pH值为7的试样收缩最大.     

片状结构堇青石粉体制备的研究

以片状结构的高岭土、滑石、工业氧化铝为原料在1350 ℃×2 h的温度下合成堇青石粉体.结果表明:利用含杂质较少的片状结构的高岭土比含杂质较多的苏州土合成的堇青石粉体纯度更高,从XRD及SEM图谱中可以观察到合成的堇青石呈片状结构.针对堇青石成核困难的问题,实验中加入一定量的堇青石熟料作为晶核剂可促进堇青石的生成,使反应更加完全,并且降低了堇青石的热膨胀系数.     

烧结温度对煤系高岭土制备堇青石陶瓷的影响

我国的煤系高岭土具有明显的资源优势,应对其进行充分地研究和合理地应用,以缓和优质高岭土资源枯竭的燃眉之急.以鄂尔多斯煤系高岭土、鄂尔多斯滑石、工业氧化铝为原料,通过反应烧结一步合成堇青石,探讨了堇青石合成温度范围,以拓宽该煤系高岭土的应用范围.通过高温显微镜观察堇青石试样的合成温度范围为1400～1420℃.经1420℃合成的堇青石试样的吸水率为16.11;,显气孔率为28.44;,体积密度为1.77 g/cm3,径向烧成收缩为1.77;,厚度烧成收缩为4.80;,抗折强度为43.56 MPa.镁铝尖晶石是合成堇青石的重要中间产物,适当提高烧结温度可以促进镁铝尖晶石相向堇青石相转变,有利于堇青石晶粒的生长与发育.烧结温度的变化是堇青石晶粒发生变化的原因,同时导致液相量的变化,最终影响堇青石试样显微结构和烧结性能.     

ZrO2的引入对制备堇青石材料的影响

以滑石、蓝晶石、红柱石和石英粉为主要原料,ZrO2为添加剂制备了堇青石材料.研究不同的ZrO2的引入方式对合成堇青石材料相组成、热膨胀系数及显微结构的影响.结果表明:引入ZrO2材料的堇青石含量较高,热膨胀系数低,其中,以天然含ZrO2蓝晶石为原料合成的堇青石材料的热膨胀系数最低,为2.48 ×10-6/℃.ZrO2的引入能抑制反应过程中红柱石相转变为莫来石相,降低材料的孔隙率,促进堇青石晶粒发育.     

利用含铝废渣合成的堇青石结构表征

采用铝型材厂工业废渣,滑石粉和粘土为主要原料合成堇青石材料,用XRD和SEM法表征各样品的晶相结构和显微结构;用Rietveld Quantification内标半定量法确定各晶相的含量;用Philips X'pert plus软件确定各晶相的晶胞参数.实验结果表明:除晶胞参数发生微小变化外,合成的堇青石结构与单晶相同,属六方晶系,p6/mcc空间群;除堇青石相外,体系内还出现莫来石固溶体相和镁铝尖晶石相,他们的含量和晶胞参数也相应的进行了表征.     

溶胶-微乳液-凝胶法合成堇青石陶瓷纳米粉体

配制以 Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O 和 TEOS 为前驱体原料的溶胶,使其增溶于 Triton X-100/正己醇/环己烷反相微乳液体系中,合成了堇青石纳米粉体.对微乳液拟三元相图、凝胶所需 pH 值及温度条件、溶胶凝胶机理及析晶过程进行了研究.结果表明,该方法合成纳米堇青石的最佳 pH 值为 5.5,微乳液体系的最佳增溶温度为 45℃.所得纳米粉体能在 950 ℃下低温致密化烧结,具有良好的介电性能(ε<3,tanδ<0.001;1 GHz),是应用于高频片式电感等电子元器件的理想介质材料.     

氨气氮化Ga2O3粉体合成GaN的生长机制研究

以Ga2O3为主要原料,通过氨气氮化反应合成了单相GaN粉体.利用X射线衍射(XRD)、扫瞄电镜(SEM)和荧光光谱(PL)分析在900～1050 ℃范围内,氮化温度和时间对产物的影响.结果表明:氮化温度在920 ℃以上时能够生成纯度较高的六方铅锌矿型GaN粉体,反应温度达到1000 ℃时,合成的粉体具有良好的结晶性能;当反应温度为1000 ℃,氮化时间为1.5 h时,所得样品发光性能优异.反应产物初始的平板和柱状结构显示了系统反应开始为气-固机制(V-S),但随时间的延长转变为以分解-重结晶为主导的合成机制,该机制使得粉体颗粒细化,并随着反应温度的提高以及氮化时间的延长,细化效果更加明显.     

球形NaY(MoO4)2∶Sm3+荧光粉的合成及荧光性能研究

以水热法合成了球形NaY(MoO4)2∶Sm3+红色荧光粉,通过X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、光致荧光光谱(PL)进行表征,考察荧光粉的晶相、形貌及发光性能.研究了Sm3+掺杂浓度对发光性能的影响,通过调节体系酸度对样品形貌进行控制.实验结果表明:180℃水热反应20 h,pH=7.0时控制合成出规则球形NaY(MoO4)2粉体,当Sm3+的摩尔掺杂量为4;时,发射峰强度达到最大,继续增加Sm3+浓度,其发射峰强度减弱,出现了浓度猝灭效应.     

多孔堇青石的制备

以MgO-Al2O3-SiO2系玻璃为前驱体,合成了枝晶形态的堇青石晶体,并通过酸处理成功制备了多孔堇青石.利用DSC分析(Differential Scanning calorimeter, DSC)、X射线衍射分析(X-ray Diffraction Analysis, XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、比表面积及孔径分析等测试方法,研究了形核温度对玻璃析晶性能及晶体形貌的影响,同时探讨了氢氟酸刻蚀时间对多孔堇青石比表面积及孔径的影响.结果表明:768 ℃为形成理想枝晶形貌最适合的形核温度;在947～966 ℃晶化处理均可得到高纯度的堇青石晶体;使用5vol;的氢氟酸刻蚀微晶玻璃40 min,获得的多孔堇青石比表面积达到59.4 m2/g,平均孔径10.9 nm.     

Fe2O3掺杂对MgO-Al2O3-SiO2系玻璃析晶和性能的影响

采用高温熔融法和两步法微晶热处理制备了MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃和铁尖晶石微晶玻璃.利用DSC分析、X射线衍射、FTIR和扫描电子显微镜等手段研究了Fe2O3对玻璃的析晶性能、显微结构和物理性能的影响.结果表明,Fe2 O3的加入可有效降低析晶活化能,促进晶体的析出.当Fe2O3含量达到7.44;时,主晶相由堇青石变为铁尖晶石.Fe2O3掺杂使样品的介电常数由3.2增大至5.8、热膨胀系数由1.941× 10-7增大至7.74×10-6、维氏硬度由7.131GPa增大至11.655 GPa,同时介电损耗由0.05降低至0.015.     

Evolution of the structural and optical properties from cobalt cordierite glass to glass-ceramic based on spinel crystalline phase materials

Co²⁺-containing cordierite stoichiometric glasses have been prepared by melting colloidal gel precursors. After controlled thermal processing in the range of temperatures between 900 and 1300 °C different polycrystalline, almost single phase materials displaying μ-, α-, and β-cordierite crystalline forms were synthesized. In addition, spinel glass-ceramic materials were also prepared from the base glasses. All these materials were characterized by X-ray powder diffraction and infrared spectroscopy. Room temperature (RT) absorption and emission spectra of Co²⁺– cordierites and – spinel-glass material have allowed determining the local environment of the Co²⁺ in the crystalline structure of final materials. Results indicated that whereas in parent glasses and in the μ-cordierite forms there are a large fraction of Co²⁺ in octahedral coordination, in the low (β-) and high (α-) temperature crystalline forms the proportion of Co²⁺ in tetrahedral coordination increased. The final CoAl₂O₄-glass composite showed absorption and emission spectra very similar to the sol–gel CoAl₂O₄ spinel, both displaying pure Co²⁺ tetrahedral coordination.     

溶胶-凝胶法制备Eu∶Lu2SiO5粉体及其在煅烧过程中的相转变研究

通过溶胶凝胶法制备Lu2SiO5(LSO)干凝胶前驱体,对其进行综合热分析(IG-DSC),TG曲线在400℃后趋于平缓,DSC曲线在402.8℃和1049.9℃的放热峰分别对应着LSO粉体的结晶开始温度与晶型转变点.干凝胶在900℃、1000℃、1100℃、1200℃下煅烧2h,X射线衍射图谱(XRD)显示,900℃煅烧2h,产物结晶不完全,还存在大量的非晶相,但已有A-LSO相的特征衍射峰出现;1000℃煅烧2h,粉体完全结晶生成A-LSO相,1100℃煅烧后粉体呈B-ISO相,晶型转变点为1050℃左右,结果与DSC曲线中1049.9℃处的焓变峰值相对应.A、B两相颗粒形貌存在明显差别,粉体颗粒尺寸都在400～500 nm.粉体发射光谱在595 nm,617 nm,707 nm处存在发射峰,分别对应Eu3+的5D0→7F1,5D0→7F2,5D0→7F4跃迁,发光强度随着Eu3+掺杂浓度升高先增强后降低,掺杂浓度为5;左右时,发光强度达到最大值.     

电熔镁铝尖晶石和轻烧镁粉对合成镁铁铝系复合尖晶石的影响

本文研究电熔镁铝尖晶石和轻烧镁粉对合成镁铁铝复合尖晶石的影响.电熔镁铝尖晶石和轻烧镁粉分别与氢氧化铁、活性氧化铝混合均匀制得φ20 mm×10 mm的试样,在空气气氛烧结条件下,于1550℃×6 h高温烧成.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:加入电熔镁铝尖晶石的试样中存在刚玉相、赤铁矿、铁铝尖晶石相和镁铁铝复合尖晶石相四种矿物相,镁铁铝复合尖晶石的化学式为Mg796Al15.31Fe0.68O32;加入轻烧镁粉的试样中存在刚玉相、铁铝尖晶石相和镁铁铝复合尖晶石相三种矿物相,镁铁铝复合尖晶石的化学式为Al15.71Mg3.35Fe4.94O32;加入电熔镁铝尖晶石的试样中铁铝尖晶石的晶粒尺寸和镁铁铝复合尖晶石相差无几,加入轻烧镁粉的试样中铁铝尖晶石的晶粒尺寸明显大于镁铁铝复合尖晶石.     

Structural changes of mullite precursors in presence of polyethyleneimine

Thermal properties of two powders derived from the same calcined gel with a stoichiometric mullite composition (atomic ratio Al/Si =3/1) wet milled in different solutions were studied by simultaneous differential thermal analysis, thermogravimetry and evolved gas analysis (DTA,TG,EGA, respectively), by density measurements and by ²⁹Si MAS NMR spectroscopy and X-ray diffraction (XRD). Calcined gel was milled either in ethanol or in ethanol with the addition of 0.03 g of polyethyleneimine (PEI) per gram of mullite. DTA, TG and mass spectrometry revealed esterification of unhydrated surface of particles formed by milling in ethanol. The difference in the structural evolution of powders and their dependence on annealing temperature seen in ²⁹Si MAS NMR spectra and XRD patterns is attributed to different degrees of segregation of alumina and silica components, and to differing compositions of transitory spinel phase. In both samples the segregation of silica and alumina was observed at temperatures less than that for mullite crystallization. The degree of segregation was much smaller in the sample milled in ethanol. Therefore, in the latter sample spinel with larger silica content incorporated in γ-Al₂O₃ will crystallize by annealing at 900°C, and Al-rich mullite at 1100°C. Due to greater segregation of silica and alumina component in the presence of PEI, the crystallization of spinel with smaller amounts of silica incorporated into γ-Al₂O₃ is shifted to 1100°C, and orthorhombic mullite to about 1200°C. The influence of PEI is indicated by a larger sintering density at lower temperatures.     

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。     

钾钠含量对堇青石蜂窝陶瓷性能的影响

以高岭土、滑石和氧化铝为主要原料采用生料一次烧结工艺制备低膨胀堇青石蜂窝陶瓷,研究了碱金属氧化物K2O和Na2O(用R2O表示)含量对试样热膨胀系数、显气孔率和抗压强度的影响,并利用X射线衍射仪、扫描电镜分析了试样的物相组成和断面形貌.研究表明,R2O含量在0.22;以下时制备的堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数可达0.56×10 -6/℃,从0.22;增加到0.52;时,热膨胀系数增加到1.58×10-6/℃,显气孔率逐渐降低,而抗压强度增大;R2O含量为0.12;的基础配方试样主要由定向排列的片状堇青石晶粒构成,呈疏松多孔结构,气孔小,随着R2O含量的增加,气孔尺寸变大而数量减少.     

共沉淀法制备CoAl2 O4陶瓷颜料及其呈色机理研究

采用共沉淀法制备CoAl2 O4陶瓷颜料,并通过XRD、SEM和XPS表征陶瓷颜料的组成、形貌和元素价态,研究Co/Al比、溶液pH值和煅烧温度对CoAl2 O4陶瓷颜料呈色的影响,并探讨其呈色机理。结果表明：所得CoAl2 O4陶瓷颜料均具有典型的尖晶石结构,当Co/Al比为0.7∶2、溶液pH值为11、煅烧温度为1200℃时可以获得彩度较高的蓝色CoAl2 O4陶瓷颜料。 CoAl2 O4陶瓷颜料的呈色变化主要与所得产物中Co元素的价态有关,当Co含量过高或者前驱体溶液的pH值较大时,产物中含有Co3 O4( Co4+),进入CoAl2 O4后形成固溶体导致其晶格发生畸变,从而使得陶瓷颜料呈现绿色。     

钴酸钙薄膜的制备及高温吸波性能研究

以溶胶凝胶法制备的钴酸钙粉体为基础材料,在氧化铝陶瓷基板上涂覆烧结形成了钴酸钙薄膜,研究了薄膜的物相结构、温阻特性及电磁波吸收性能。研究发现,溶胶凝胶法制备的钴酸钙粉体由Ca₉Co₁₂O₂₈相组成,粉体颗粒均匀,具有一定的取向性生长,呈明显的片层状结构。烧结后的钴酸钙薄膜由细小的Ca₃Co₄O₉相组成,与氧化铝基板结合紧密,厚度在20 μm左右,薄膜的方阻值随着温度的升高迅速下降,在300~800 ℃保持在20 Ω/□左右。800 ℃钴酸钙电阻膜型超材料吸波体在8~18 GHz显示出了对电磁波双吸收峰特征。     

Crystallization behavior and infrared radiation property of nickel-magnesium cordierite based glass-ceramics

Crystallization behavior of MgO-Al₂O₃-SiO₂ system glasses doped with NiO was investigated by means of differential thermal analysis (DTA), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The infrared radiation property of this material was examined via the measurement of the whole-band normal direction emissivity. The results demonstrate that the adding of NiO can suppress the precipitation of μ-cordierite and promote the crystallization of α-cordierite in MgO-Al₂O₃-SiO₂ glasses. As the Ni²⁺ incorporated into the crystal structure of α-cordierite, the infrared radiance of this material can be improved and the whole-band normal direction emissivity can reach 0.90.     

Al2O3对氧化镁陶瓷烧结性及抗热震性的影响

本文以纳米氧化镁,硫酸铝和氨水为原料,采用共沉淀法制备表面由Al2O3前驱体包覆的MgO陶瓷.对烧后试样进行常温烧结性能和抗热震稳定性能检测.试样相组成的确定和显微结构分析是分别通过XRD和SEM手段来进行的.着重研究了由前驱体转化得到的Al2O3作为烧结助剂对氧化镁陶瓷的烧结性及抗热震性的影响.结果表明:加入Al2O3后,试样中生成了镁铝尖晶石,提高了试样的致密度,最大可达到3.48 g/cm3.在试样的显微结构中出现了大量微裂纹和粘连区域,一定程度上优化了试样的抗热震稳定性.