Yb: YAG微晶玻璃的制备与性能研究

本文采用高温熔融工艺,制备Yb~(3+)掺杂的32CaO-(13-x)Y_2O_3-24Al_2O_3-31SiO_2-xYb_2O_3 (x＝0.5～2)系统玻璃,并在高温下进行去应力退火.用DTA确定样品的热处理温度,XRD分析热处理后样品的相变.用TEM观察1000 ℃热处理后的样品,在室温下测试1000 ℃热处理后玻璃的吸收光谱.结果表明:玻璃在1000 ℃热处理24 h后,产生单一的YAG相微晶颗粒;热处理前后样品光谱特性的变化表明热处理后掺杂的Yb~(3+)择优进入YAG晶格中,得到了透明的Yb: YAG微晶玻璃.     

热处理对共沉淀法制备YAG纳米粉体性能的影响

以Al(NO3)3和Y(NO3)3为原料,采用共沉淀法制备出粒度大小为60～100nm,颗粒呈球形的纯相YAG纳米粉.研究了前驱物在不同条件下热处理对YAG纳米粉体性能的影响,并对前驱物在焙烧过程中的物相变化进行了观察,发现延长前驱物在低温下的干燥时间会导致晶粒尺寸增大,而采用在晶化温度前后分别进行保温的方法可在较低的温度获得纯相的YAG粉体.对比了焙烧温度和保温时间对产物粒度的影响,结果表明:在保证粉体晶化完全的前提下,升高焙烧温度比延长保温时间对晶粒尺寸有更显著的影响.     

烧结温度对蓝色长余辉材料Sr_2Al_6O_(11):Eu~(2+),Dy~(3+)发光性能的影响

采用传统的高温固相法合成了蓝色长余辉发光材料Sr_2Al_6O_(11)∶Eu~(2+),Dy~(3+),系统研究了烧结温度对Eu~(2+)和Dy~(3+)共掺杂蓝色铝酸锶长余辉材料物相及发光性能的影响.用X射线衍射仪对所合成的材料进行物相分析,用荧光分光光度计记录了样品的激发光谱和发射光谱,用亮度计记录其余辉衰减曲线.结果表明:随着烧结温度从1100 ℃升高到1300 ℃,材料的物相由富锶相逐渐向富铝相转变,其中1200 ℃条件下合成的样品主相为Sr_2Al_6O_(11);发射光谱首先发生蓝移,随后又发生红移,其中1200 ℃条件下合成的样品发射光谱峰值波长最短(468 nm);主相为Sr_2Al_6O_(11)的蓝色铝酸锶长余辉材料的余辉时间(≥1 mcd/m2)可达240 min以上.     

碳热原位合成SiC_w/Al_2O_3复相陶瓷粉体的制备工艺及反应机理

本文以高岭土和纳米碳黑颗粒为原料,采用碳热还原原位合成工艺制备SiC_w/Al_2O_3复相陶瓷粉体.通过研究合成温度、保温时间、原料配比以及氩气流量对合成产物的影响,借助XRD、SEM等技术手段进行测试表征,得到了合成工艺的最优参数,并探讨了碳热还原反应的机理.实验结果表明:高岭土与碳黑的摩尔比为1∶ 8,氩气流量为80 mL/min,在1500 ℃下保温2 h,可获得纯净的SiC_w和Al_2O_3复相陶瓷粉体,SiC晶须的平均直径为300 nm左右,长度大于6 μm,长径比大于20,SiC晶须表面光洁,与氧化铝颗粒呈均匀分布.碳热还原高岭土合成SiC_w/Al_2O_3,包括碳热还原SiO_2 与碳热还原莫来石两个阶段,碳化硅晶须的生成遵循气-固(V-S)生长机理.     

微波水热法合成硅酸钇纳米晶

以硝酸钇、硅酸钠和氢氧化钠为主要原料,采用一种新方法-微波水热法可控合成了硅酸钇纳米晶.研究了起始溶液配比,合成温度及退火温度对硅酸钇的影响.采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对粉体进行了表征.结果表明:随着合成温度的升高,Y_2SiO_5的含量增加.低温退火处理有助于提高硅酸钇微晶的结晶程度.选不同配比的溶液体系,经微波水热150 ℃作用10 min后,得到的前驱体于900 ℃下保温2 h,最终可获颗粒尺寸分别为400~600 nm、200~400 nm和400~600 nm的Y_2SiO_5、Y_(4.67)(SiO_4)_3O和Y_2Si_2O_7三种晶型的纳米晶,且其晶型最佳.     

溶胶-凝胶法制备V2O5微晶及其合成活化能研究

以NH4VO3和CO( NH2)2等为起始原料,采用溶胶-凝胶法制备了V2O5微晶.研究了煅烧温度对产物物相和显微结构的影响,以及反应的合成活化能.采用X射线衍射、扫描电镜等手段对产物进行了表征.结果表明,后处理温度为500℃可得到V2O5微晶,当反应温度超过600℃时,V2O5微晶表现出(001)晶面的取向生长特征.通过差热分析,计算得到其合成活化能为95.81 kJ/mol.     

白光LED用荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Eu~(2+)合成条件优化研究

Sr_(0.975)Al_2Si_2O_8∶Eu_(0.025)~(2+)系列荧光粉利用高温固相法合成,系统研究了预烧温度、预烧时间、烧成温度和助溶剂硼酸的量对荧光体晶体结构和发光性能的影响;研究结果表明,各试样均为单斜晶系SrAl_2Si_2O_8,荧光体的X射线衍射强度、荧光体的晶粒尺寸及荧光体的发射强度,均随着预烧温度、预烧时间、烧成温度和助溶剂硼酸量的增加,呈先增加后减小的变化趋势。当预烧温度为1000℃,预烧时间为150 min,烧成温度为1250℃,助溶剂硼酸的量为6wt%,制得的荧光体Sr_(0.975)Al_2Si_2O_8∶Eu_(0.025)~(2+)的发光强度最强,优化了合成条件。     

水淬电炉渣制备双晶相微晶陶瓷的析晶行为

以中钢滨海公司铁镍冶炼排放出的水淬矿热电炉渣为主要原料,通过复配、研磨、成型和高温烧结,制备成双晶相微晶陶瓷烧结体.通过正交实验和单因素实验验证,研究成核剂的添加量、球磨时间和焙烧温度等因素对双晶相微晶陶瓷强度的影响.并利用X-射线衍射分析(XRD)、热分析(TG、DTA(TG-DTA))和扫描电镜(SEM)等测试手段,研究不同焙烧温度下,形成的双晶相微晶陶瓷的物相组成、晶体结构和结晶度的变化规律,结合热分析曲线,讨论温度对电炉渣微晶陶瓷析晶行为的影响.结果表明:烧结温度是影响双晶相微晶陶瓷强度、晶粒尺寸和比例的关键,成核剂能够提高烧结体的强度,促进透辉石相和橄榄石相晶体的共生.当成核剂MnO2的加入量为5;,在1200℃烧结2h时,微晶陶瓷样品的抗弯强度可达59.8 MPa,形成品粒直径2～4μm的短柱状结构透辉石和斜方晶系橄榄石共存的双晶相微晶材料.     

沉淀法制备纳米氧化铬粉体的影响因素

以Cr(NO3)3·9H2O为原料,以氨水为沉淀剂,聚乙二醇为分散剂,采用沉淀法制备了纳米Cr2O3粉体.研究了反应物浓度、分散剂用量、晶种、煅烧温度及保温时间等因素对合成纳米Cr2O3粉体晶粒度的影响,用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和比表面积测试仪(BET)等手段对其进行表征.结果表明:随反应物浓度(0.2～0.6 mol/L)的增加,纳米Cr2O3粉体的晶粒度增加;在反应物溶液中加入适量的分散剂及用加入1wt;的分散剂的去离子水洗涤前驱体,所得的纳米Cr2O3粉体的晶粒度减小;加入晶种有利于纳米Cr2O3粉体晶体的发育;随煅烧温度的升高及保温时间的延长,纳米Cr2O3粉体的晶粒度增加.在反应物浓度为0.4 mol/L、晶种加入量为1;、分散剂加入量为3;、煅烧温度为450 ℃及保温时间为1 h时可以得到晶粒度为20～50 nm,分散良好的纳米Cr2O3粉体.     

Y_2O_3:Er~(3+)上转换纳米纤维的制备与性质研究

采用静电纺丝技术制备了PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维,将其在适当的温度下进行热处理,得到Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维.XRD分析表明,PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维为无定型,Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维属于体心立方晶系,空间群为Ia3.SEM分析表明,PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维的平均直径约为130 nm;经过600 ℃焙烧后,获得了直径约60 nm Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维.TG-DTA分析表明,当焙烧温度高于600 ℃时,PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕,样品不再失重,总失重率为80;.FT-IR分析表明,PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维的红外光谱与纯PVA的红外光谱基本一致,600 ℃时,生成了Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维.该纤维在980 nm激光激发下发射出中心波长为522 nm、561 nm的绿色和658 nm的红色上转换荧光,对应于 Er~(3+)的~2H_(11/2)/~4S_(3/2)→~4I_(l5/2)跃迁和~4F_(9/2)→~4I_(l5/2)跃迁.对Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维的形成机理进行了讨论,该技术可以推广用于制备其他稀土氧化物上转换纳米纤维.     

高能球磨合成铁酸钙粉体的形貌及物相分析

以CaCO3、Fe2O3为原料,采用高能球磨结合热处理的工艺,制备了Ca2Fe2 O5粉体.借助X射线衍射分析、扫描电子显微镜测试手段,分析了球磨时间与热处理条件等工艺因素对合成Ca2 Fe2 O5粉体物相及形貌的影响.同时根据球磨3h原料差热曲线分析结果,得到了材料合成温度及温度范围与实验结果相符合,并探讨了高能球磨对产物合成的影响机理.结果表明:高能球磨能够降低铁酸钙粉体的合成温度,在球磨3h,800℃热处理24h的条件下,可以得到高纯度的Ca2 Fe2 O5粉体,同时球磨时间对热处理后粉体的颗粒形貌也有影响.     

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。     

反应温度和升温速度对氧化锆相转变的影响

利用液相沉淀方法制备了未掺杂、氧化钇掺杂和氧化钐掺杂的纳米级氧化锆粉体.实验结果表明,高的反应温度和煅烧过程中快的升温速度明显增加了前驱体溶液中单斜氧化锆的形核数.实验和密度泛函计算结果分析认为,高的反应温度和快的升温速度均是通过降低氧化锆前驱体网状结构的有序度来影响最终的氧化锆晶型.     

低温制备≥99.5%多晶氧化铝陶瓷

本文通过引入稀土氧化物Y2O3、Tm2O3为烧结助剂低温制备了氧化铝含量大于99.5;的多晶氧化铝陶瓷.实验表明:稀土氧化物的加入能够明显降低99.5;多晶氧化铝陶瓷的烧结温度,提高致密度.Y2O3、Tm2O3混合烧结助剂与单一稀土氧化物的烧结助剂相比能够明显抑制晶粒的生长,促进晶粒的均匀发育.当Y2O3+Tm2O3的含量为0.3;质量分数时,99.5;多晶氧化铝陶瓷的相对密度可达99.2;理论密度,抗弯强度为533MPa,显微硬度为17.2GPa.陶瓷断裂主要以穿晶断裂为主.     

机械球磨合金化CuSn/TiH2钎料真空钎焊金刚石研究

利用机械球磨法将Cu-Sn粉末和TiH2粉末进行合金化处理制备出了粒径细小、元素分布均匀的铜基钎料,并开展了其与金刚石的真空钎焊实验.实验结果表明:当钎焊温度为920℃,钎焊时间为12 min时,金刚石表面生成了一层连续、致密的TiC层,有效实现了金刚石的高强度把持;钎料层的相对密度可达到97.6;,组织致密,仅存在少许的微细孔洞;金刚石的热损伤很小,在切削过程中主要经历了小块破碎、大块破碎、磨平等正常磨损形态,很少出现整颗磨粒过早脱落的情况,金刚石利用率高.     

基质组分改变对燃烧法合成YAG:Ce3+微晶发光性能的影响

利用燃烧法在较低温度下制备了白光LED用YAG:Ce3+微晶.通过XRD研究了它的构成,发现分别用B3+、Ga3+离子替代Al3+和La3+、Gd3+替代Y3+离子后晶格发生了改变;并通过SEM观察了荧光粉的形貌.测量了该材料的激发光谱和发射光谱,发射峰的位置和强度随基质的改变而变化.用其它离子替代Y3+或Al3+离子可有效地实现发射光谱的红移和蓝移,以适应不同情况对波长的需要.     

Al_2O_3包覆SrSO_4纳米复合粉体的制备与表征

采用直接沉淀-超临界流体干燥方法合成了纳米SrSO4粉体,以溶胶-凝胶法对其表面进行包覆Al(OH)3凝胶的处理,经煅烧后制备出Al2O3包覆SrSO4纳米复合粉体。通过XRD、TEM、SEM等对不同工艺条件下制备的纳米复合粉体的表面形貌和特性进行了研究。研究表明:当Al3+的浓度为0.1 mol/L、pH值为8时,可以获得好的氧化铝前驱体包覆SrSO4纳米复合粉体,经700℃煅烧3 h后获得了均匀、致密的Al2O3包覆SrSO4纳米复合粉体。     

纳米铁/氧化铝复合粉体的机械力化学合成及其抗氧化性

金属Fe纳米粒子,易氧化和团聚,将其嵌入陶瓷基体中,可解决这个问题.本文以Al和Fe3O4为反应物,采用机械力化学法合成了纳米铁/氧化铝复合粉体.利用X射线衍射(XRD),结合透射电镜(TEM)分析了复合粉体的物相组成及纳米Fe的粒径.运用示差扫描量热法(DSC)、热重(TG)研究了在氩气和空气不同气氛、室温和高温不同温度下复合粉体的热稳定性.结果表明:复合粉体具有蛋糕-果仁形态,纳米Fe的粒径在20～80nm之间;复合粉体具有良好的抗氧化性.     

添加不同稳定剂制备的四方氧化锆晶型转变临界尺寸研究

以八水氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为原料,以氨水(NH3·H2O)、氢氧化钠(NaOH)溶液为沉淀剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米级氧化锆粉体,对前驱体加入不同的稳定剂,通过吸滤、干燥、煅烧等工艺,得到以四方氧化锆晶相为主、不同粒度组成、不同四方相含量的样品.利用激光纳米粒度分析仪、X-射线衍射(XRD)等分析手段分别对粉体的粒径、物相组成进行表征,分别采用晶面公式、谢乐公式对四方相含量、晶粒尺寸进行计算.分析了室温下加入不同稳定剂制备的氧化锆纳米粉体中四方相含量和颗粒粒径之间的关系.结果表明:氧化钇稳定的氧化锆纳米粉粒度更细、粒度分布更均匀.经400~1000 ℃×2 h煅烧后,通过氧化锆纳米粉晶粒尺寸累积分布与四方相含量的关系可以得出以氧化镁、氧化钙、氧化钇为稳定剂制备的氧化锆纳米粉相变临界粒径分别为24~28 nm、26~33.6 nm、18~22.6 nm.