添加Y2O3的ZrO2—Al2O3复相陶瓷力学性能的研究

采用工业ZrO2, Al2O3原料, 以Y2O3作为稳定剂, 通过适当的工艺制备出ZrO2-Al2O3复相陶瓷. 研究结果表明, Y2O3添加量为3.5%(摩尔分数)的ZrO2基陶瓷中加入Al2O3可有效地抑制ZrO2晶粒的生长, 有利于使ZrO2晶粒以亚稳四方相存在, 从而提高材料的强度与断裂韧性. Al2O3含量为20%(质量分数)时, 复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别为676.7和10 MPa*m1/2, 其值接近湿化学法制备的复相陶瓷的力学性能. 相变增韧与颗粒弥散增韧作用相互叠加提高了复相陶瓷材料的力学性能.     

添加Y_2O_3的ZrO_2-Al_2O_3复相陶瓷力学性能的研究

采用工业ZrO2,Al2O3原料,以Y2O3作为稳定剂,通过适当的工艺制备出ZrO2 Al2O3复相陶瓷。研究结果表明,Y2O3添加量为3.5%(摩尔分数)的ZrO2基陶瓷中加入Al2O3可有效地抑制ZrO2晶粒的生长,有利于使ZrO2晶粒以亚稳四方相存在,从而提高材料的强度与断裂韧性。Al2O3含量为20%(质量分数)时,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别为676.7和10MPa·m1 2,其值接近湿化学法制备的复相陶瓷的力学性能。相变增韧与颗粒弥散增韧作用相互叠加提高了复相陶瓷材料的力学性能。     

热压烧结制备Al2O3/TiCN-0.2%Y2O3复合材料

采用热压烧结的方法制备Al2O3/TiCN-0.2%Y2O3复合陶瓷的结果, 较详细地介绍了试样成分、热压温度对试样抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度等力学性能的影响. 结果表明 在热压温度低于1650 ℃时, 各项力学性能随着热压温度的提高而提高, 当热压温度为1650 ℃、压力为35 Mpa, 保温时间为30 min时, 其抗弯强度、断裂韧性及硬度分别达到它们的最大值1015 Mpa, 6.89 Mpa·m1/2和20.82 Mpa. 当热压温度高于1650 ℃时, 导致 TiCN分解作用加强导致密度下降, 同时温度过高导致晶粒长大使力学性能下降. 显微结构分析表明 由于稀土Y2O3的加入, 生成少量的YAG相, 抑制了Al2O3和TiCN晶粒长大, 有助于提高含Y2O3的Al2O3/TiCN复合材料的断裂韧性. TiCN颗粒弥散在Al2O3晶界处, 其晶粒尺寸在1 μm左右, 分布均匀, 相互交织, 抑制了晶粒生长, 从而起到增韧补强作用, 有利于材料力学性能的提高. 从压痕裂纹尖端扩展情况的扫描电镜照片可以看出 基体与增强相多个晶粒构成裂纹桥联行为, 并可能形成裂纹偏转、分支与桥联的共存区, 主要起作用的是稀土强化TiCN颗粒弥散增韧机制, 将复合材料的断裂韧性从5.94提高到6.89 Mpa·m1/2.     

不同含量Y2O3的ZrO2对Al2O3复合陶瓷热震稳定性的影响

含2% (摩尔分数) Y2O3的ZrO2 (简称TZP(2Y)) 和3% (摩尔分数) Y2O3的ZrO2 (简称PSZ(3Y)) 分别以15%(体积分数)添加到Al2O3基体中, 经1550 ℃真空烧结.实验表明, Al2O3复合材料的性能均高于单相Al2O3陶瓷, 并且Al2O3/PSZ(3Y)的抗热震性优于Al2O3/TZP(2Y). 提高改善复合材料的抗热震性是ZrO2(Y2O3)多种增韧机制的作用. 理论计算表明, Al2O3陶瓷和Al2O3/TZP(2Y), Al2O3/PSZ(3Y)复合材料的断裂功分别为38, 100.8, 126.2 J·m-2. Al2O3/TZP(2Y) 和 Al2O3/PSZ(3Y)复合材料的裂纹萌生阻力是Al2O3陶瓷的1.41倍和1.57倍, 而裂纹扩展阻力是Al2O3陶瓷的1.38倍和1.46倍, 与热震实验残余强度的结果一致.     

Y2O3, La2O3, Sm2O3对氧化铝瓷烧结及力学性能的影响

研究了3种稀土氧化物对氧化铝陶瓷烧结性能和力学性能的影响.结果表明 含Y2O3,La2O3,Sm2O3的添加剂促进了氧化铝瓷的烧结,提高了氧化铝瓷的力学性能.Y2O3和Sm2O3掺量为0.50%,La2O3掺量为0.75%时氧化铝瓷在1600或1620 ℃保温2 h烧结,相对密度达98.9%以上,强度超过439 MPa,断裂韧性达5.15 MPa·m1/2以上.微观结构分析表明,Y2O3,La2O3,Sm2O3抑止氧化铝晶粒生长,细化晶粒,使晶粒尺寸较均匀形成致密化结构.     

稀土对Al2O3陶瓷烧结温度、显微组织和力学性能的影响

研究了Y2O3, La2O3 等稀土氧化物对Al2O3陶瓷烧结温度、力学性能和显微组织的影响. 结果表明, 添加稀土氧化物可以降低Al2O3陶瓷的烧结温度, 改善显微组织, 提高力学性能. 添加复合稀土氧化物(Y2O3+La2O3)后, Al2O3陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别提高1.8倍和2.08倍. 其性能提高的主要原因是稀土氧化物对细晶强化、净化界面、固溶强化、自增韧补强等作用的贡献.     

Y2O3提高Al2O3-30％TiCN复合材料的抗热震性能

研究采用热压法制备含Y2O3的Al2O3-30％TiCN复合材料的热震性能。结果表明：材料的抗热震性是由材料的显微结构及增韧机制所决定。通过SEM观察及热震理论计算可知：Al2O3-30％TiCN复合材料断口起伏较大。由于稀土Y2O3的加入，生成少量的YAC相，抑制了Al2O3和TiCN晶粒长大，有助于提高含稀土Y2O3的Al2O3-30％TiCN复合材料断裂韧性。有效地阻止了热震裂纹的进一步扩展及合并，提高了复合材料的抗热震性。200～800℃淬火温度范围内添加Y2O3的Al2O3-30％TiCN复合材料的残留压痕强度明显高于未加Y2O3的复合材料，且抗热震阻力较大。含Y2O3的Al2O3-30％TiCN复合材料的裂纹萌生阻力R’比不含Y2O3的复合材料提高12％，而裂纹扩展阻力R‘‘‘‘则提高5％，这是由于Y2O3的加入生成少量的YAC相，抑制了Al2O3晶粒长大，复合材料的强度和韧性以及热震时裂纹萌生和扩展的阻力得到提高，从而提高了复合材料的抗热震性。     

t-ZrO2/α-Al2O3超细晶复合粉体的低温燃烧合成

以Al(NO3)3*9H2O、ZrO(NO3)2*2H2O和Y(NO3)3*6H2O为原料,采用低温燃烧合成(LCS)法制备了多种不同ZrO2/Al2O3比的复合粉体,对其物相和形貌进行了表征.实验结果表明,采用LCS法在400℃合成的t-ZrO2/α-Al2O3复合粉体晶粒超细,其结晶程度随ZrO2/Al2O3比的增加逐渐降低,晶粒大小也随ZrO2/Al2O3比的变化而有规律地变化.     

Al2O3-30％TiCN-0.2％Y2O3复相陶瓷的氧化性研究

对热压法制备的Al2O3-30％TiCN-0.2％Y2O3复合陶瓷抗高温氧化性能的研究。结果表明：该材料在空气中静态氧化时的氧化增重符合抛物线规律，氧化产物主要随氧化时间增加，氧化温度的提高而增加，该材料具有较好的抗氧化性能。Al2O3-30％TiCN-0.2％Y2O3复相陶瓷的氧化产物为TiO2。由于氧化产物TiO2存在以及氧化反应的体积膨胀效应，使氧化膜中产生残余应力并导致氧化膜的破坏，适当的氧化处理可使Al2O3-30％TiCN-0.2％Y2O3陶瓷材料的抗弯强度得到一定程度的提高，强度提高可达4．5％。     

Fe2O3/YSZ-γ-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中的催化性能研究

以Fe2O3为活性组分，γ-Al2O3，ZrO2-γ—Al2O3及YSZ—γ—Al2O3(YSZ是用Y2O3稳定ZrO2的催化剂载体)为载体，制备了3种甲烷燃烧催化剂．其中以YSZ—γ—Al2O3为载体的催化剂催化性能最好．XPS检测发现．ZrO2和Y2O3的存在可以增加和稳定Fe2O3的表面浓度，同时也可减弱Fe2O3与γ—Al2O3之间的相互作用．Fe2O3质量分数为10％的Fe2O3／YSZ—γ—Al2O3催化剂具有最佳的催化活性．XRD测试结果表明．该催化剂的活性与Fe2O3在载体上的分散状况有关．     

稀土对Si3N4陶瓷力学性能和显微组织的影响

研究了Y2 O3,La2 O3,Nd2 O3等稀土氧化物对Si3N4 陶瓷力学性能和显微组织的影响。添加稀土氧化物的Si3N4 陶瓷可以获得较好的力学性能。添加复合稀土氧化物 (Y2 O3 La2 O3)后 ,断裂韧性达 7 8MPa·m1 2 ,抗弯强度达 962MPa,其性能提高的主要原因是稀土氧化物改善了材料的显微组织 ,提高了 β Si3N4 晶粒的长径比。     

制备方法对负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体性能的影响

采用浸渍-沉淀法制备了负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体.采用X射线衍射、N2物理吸附、差示扫描量热(DSC)和程序升温脱附等技术考察了浸渍方式和干燥方法对复合载体的表面性能、热稳定性和晶相结构的影响.结果表明,ZrO2/Al2O3复合载体中没有生成ZrO2-Al2O3复合氧化物或固溶体,纳米ZrO2仅负载在Al2O3的表面.微波干燥法制备的ZrO2/Al2O3复合载体的比表面积(158.7 m2/g)较大,最可几孔径为19.4 nm,ZrO2的粒度为4.2 nm,晶相结构为四方相ZrO2.微波诱导作用使ZrO2/Al2O3复合载体表面产生了新的酸碱中心,微波干燥法制备的ZrO2/Al2O3复合载体具有较强的热稳定性,在873~1 073 K范围内DSC曲线没有出现吸热峰,而其它干燥方法制备的复合载体在903~1 023 K范围内出现了较明显的吸热峰,表明复合载体表面的部分四方相ZrO2转变为单斜相ZrO2(m-ZrO2).对超声波处理过的复合载体进行微波干燥能进一步提高纳米ZrO2与Al2O3之间的相互作用,纳米粒子的粒度(3.4 nm)更小,分布更均匀,但没有改变ZrO2的晶相结构.     

韧性氧化铝-氧化锆纳米复合渗透陶瓷的制备

采用包裹共沉淀法制备了韧性氧化铝-氧化锆纳米复合渗透陶瓷(AlZrx),其中AlZr30的平均三点弯曲强度(σ3P)高达(621.30±40.15)MPa,平均断裂韧性(KIC)高达(6.72±1.45)MPa.m0.5。并讨论了w(ZrO2)对AlZrx力学性能和微观结构的影响。XRD确定AlZrx的主晶相为α-Al2O3,四方相ZrO2和单斜相ZrO2。     

碳酸盐前驱物制备Y2O3超细粉及透明陶瓷

以Y(NO3)3和NH4HCO3为原料,通过向Y(NO3)3溶液中滴加NH4HCO3的方式制备了化学组成为Y2(CO3)3·2H2O的先驱沉淀物。研究了先驱沉淀物煅烧过程中的物相变化。先驱沉淀物1100℃煅烧4h后得到了平均粒径为60nm的无团聚Y2O3超细粉体。所得粉体不添加任何添加剂,在1700℃下真空烧结4h得到了透明Y2O3陶瓷。     

Y(NO_3)_3-H_2O二元体系的研究

Y(NO_3)_3-H_2O二元体系属转熔型,它的平衡固相分别为Y(NO_3)_3·6H_2O、Y(NO_3)·5H_2O和Y(NO_3)_3·4H_2O。在Y(NO_3)_3·6H_2O相区内,Y(NO_3)_3·5H_2O的介稳现象是明显的。过饱和硝酸钇溶液在室温下结晶,常得到Y(NO_3)_3·5H_2O,而不是Y(NO_3)_3·6H_2O。本文认为,P.D.F.衍射卡所载Y(NO_3)_3·6H_2O的x-衍射数据可能是Y(NO_3)_3·5H_2O的数据。     

聚氨酯/Al2O3纳米复合材料的制备和性能

采用原位聚合法制备聚氨酯(PU)/Al2O3纳米复合材料.DSC和FT-IR测试结果表明:PU/Al2O3纳米复合材料中的氨酯羰基氢键化程度和硬段的有序化程度较纯PU低,且PU软硬段间有更好的相混合程度;TEM照片显示:Al2O3以纳米尺寸较均匀地分散在PU体系中,且纳米Al2O3粒子与PU基体有较强的界面作用;力学性能测试结果表明:少量纳米Al2O3粒子的加入,对PU材料有很好的增强和增韧效果.     

Ni／ZrO2-Al2O3制备表征及催化性能的研究

本文采用浸渍沉淀法制备了不同配比的ZrO2-Al2O3复合载体。并通过浸渍法制备Ni/ZrO2-Al2O3催化剂,以苯加氢制环己烷反应为探针,考察了ZrO2与Al2O3的配比对Ni催化剂催化加氢性能的影响;采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、程序升温脱附(TPD)等技术考察复合载体对Ni催化剂的体相结构、还原性能以及表面吸附性能的影响。研究结果表明,ZrO2质量分数为20%的复合载体所负载的Ni催化剂有很好的加氢活性,优于单组分载体负载的Ni催化剂;采用浸渍沉淀法制备的ZrO2-Al2O3复合载体中ZrO2以非晶态形式存在,这是由于Al2O3的存在影响了ZrO2的内部结构;该载体负载的Ni催化剂较其他催化剂更容易被还原,吸附中心数量增加。     

Fe-13Cr合金沉积（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层的抗氧化性能

采用交替电化学沉积和烧结的方法在Fe-13Cr合金表面制备（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层复合膜。采用高分辨扫描电镜（FE-SEM）对微叠层进行表征，结果表明（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层具有纳米结构。采用SEM，DES和增重法用来研究Fe-13Cr合金沉积（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层的抗氧化性能。实验结果表明，这种微叠层对合金抗氧化性能的提高优于分别沉积ZrO2-Y2O3或Al2O3-Y2O3膜，其抗氧化性能随着涂层中层次的增加而提高。这些有益效应可归于这种微叠层综合了ZrO2-Y2O3或Al2O3-Y2O3膜的各种优点同时克服了缺点。     

纳米ZrO2/Al2O3复合载体及Ni/ZrO2/Al2O3催化剂的性能研究

 采用溶胶-凝胶法在经过扩孔处理的Al2O3基载体上制备了纳米ZrO2/Al2O3复合载体,并通过浸渍法制备了NiO/ZrO2/Al2O3催化剂. 用XRD,TPR,TPD和N2吸附等技术分别考察了载体和催化剂的结构及表面性能,研究了复合载体对Ni/ZrO2/Al2O3催化CO2重整CH4反应性能的影响. 结果表明,纳米ZrO2/Al2O3复合载体具有较大的比表面积、适宜的孔径分布及稳定的t-ZrO2结构,Ni/ZrO2/Al2O3催化剂具有较好的CO2重整CH4反应活性和稳定性.     

CO/H2O/O2直接法制过氧化氢的环境友好纳米Cu/Al2O3催化剂

采用液相化学还原法制备了系列用于一氧化碳、水及氧气直接法制过氧化氢的环境友好纳米Cu/Al2O3催化剂,并用TEM,XRD和N2O化学滴定等手段对催化剂中纳米金属铜的结构及性质进行了表征.研究结果表明,Cu/Al2O3催化剂在CO/H2O/O2直接法制H2O2反应中呈现出显著的纳米尺寸效应当金属铜纳米晶粒平均尺寸为15 nm时,有高达0.236 mmol·(g-cat)-1·h-1的H2O2生成速率.