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.     

水热法制备微米级钇铝石榴石(YAG)晶体

本文采用水热法,以Al(OH)3和Y2O3为前驱物,3 mol/L KOH作矿化剂,高温430 ℃,反应24 h,合成了微米级Y3Al5O12晶体.对合成材料的结构和形貌进行了测量分析,用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)测量分析了热性能.实验结果表明,所合成产物的成分、结构与前驱物中Y2O3与Al(OH)3的摩尔比有关.当Y∶ Al的摩尔比为1∶ 3时合成的纯相钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)晶体,呈立方体形,最大尺度超过100 μm.     

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.     

掺钕钇铝石榴石激光透明陶瓷的研究进展

本文综述了掺钕钇铝石榴石(Nd∶Y3Al5O12,简称Nd∶YAG)激光透明陶瓷粉料以及陶瓷的制备方法,对影响Nd∶YAG透明陶瓷激光性能的主要因素进行了分析,并对Nd∶YAG激光透明陶瓷的未来发展趋势进行了展望。     

四种镁铁铝材料的物相组成与显微结构表征

分别以烧结铁铝尖晶石、电熔铁铝尖晶石、烧结镁铁砂及电熔镁铁砂为铁载体,在控制试样化学组成接近的前提下,按照镁铁铝尖晶石砖生产工艺制备镁铁铝尖晶石砖试样.采用XRD和SEM对试样的物相组成和显微组织结构进行分析表征.结果表明:铁铝尖晶石试样中,存在(Mg,Fe2+)Al2O4复合相,其中铁以Fe2+的形式存在,并产生少量镁铁尖晶石脱溶物;镁铁砂试样中,形成Mg(Fe3+,Al)2O4复合相,铁以Fe3+的形式存在,并产生了AlFe2O4连续固溶体相;烧结铁载体试样的显微结构中存在较多微气孔,电熔铁载体试样显微组织结构致密.     

固结磨料研磨镁铝尖晶石的材料去除机理

研磨过程中机械去除作用与化学去除作用的有效分离是实现研磨过程可控调节及提高加工表面质量的前提.本文通过尖晶石在不同介质中的材料去除速率,对其在不同研磨液中化学与机械作用的材料去除率进行了分离和计算;采用微/纳压痕仪测量了不同研磨液作用下工件表面的显微硬度,依此分析了其软化层厚度.结果表明:研磨液对镁铝尖晶石工件具有一定的化学去除作用,研磨过程中材料去除以机械作用下的脆性去除为主;研磨液的化学作用主要体现在工件表面形成了一层软化层,其中乙二醇产生的软化层最厚,三乙醇胺最薄.     

温度和气氛对合成镁铝尖晶石纤维的影响

以镁砂、炭黑和刚玉为原料,在氩气和氮气气氛保护下,分别在1500℃、1600℃和1650℃合成纤维状镁铝尖晶石.用X射线衍射(XRD)分析合成产物的物相组成,用扫描电子显微镜(SEM)观察合成纤维的形貌,用扫描电镜配置的能谱仪(EDS)检测合成物微区化学成分.结果表明:1500℃适宜镁铝尖晶石纤维的生长,合成温度升高则生成尖晶石颗粒.1500℃氮气中合成的纤维直径大于氩气中合成纤维,氮气中合成镁铝尖晶石纤维的直径约为80～90 nm,氩气中合成纤维的直径约为50～60 nm,纤维横截面均为六边形.     

镁铝尖晶石透明陶瓷的研究进展

镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)作为先进的透明陶瓷材料,具有透过波段宽、透过率高、各向同性,高熔点、高硬度、高强度、高电阻率、高热导率、高抗热震,耐腐蚀和耐高温等优异性能,可广泛应用于红外制导窗口、高马赫航空器的整流罩、透明装甲和极端环境下的光电设备窗口等关系国防安全与高性能关键设备领域。本文简要介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的基本性能和国内外研制情况,重点介绍中材人工晶体研究院有限公司三十余年在镁铝尖晶石高纯粉体合成、镁铝尖晶石透明陶瓷成型烧结工艺和性能研究及应用开发方面所做工作,分析了材料研制中遇到的困难与在应用开发过程中面临的竞争和挑战,思考材料的研究方向、方法,并对其应用和发展予以展望。     

地聚物基复合材料制备及其电导率的研究

以偏高岭土、水玻璃、聚氧化乙烯(PEO)为原料,制备得到高电导率的地聚物基复合材料,研究了PEO分子量和掺量等对复合材料电导率的影响,以及PEO对复合材料力学性能的影响。结果表明:PEO的添加使地聚物的电导率有较大的提高,在含量为5 wt%时达到最大值,但抗压强度有所下降;适当的含水量会增加复合材料的电导率。     

BaTiO3/Cu复合材料的制备和性能研究

以Cu为基体,100 nm的BaTiO3颗粒为增强材料,用热压烧结的方法制备了BaTiO3/Cu复合材料,对其微观结构和性能进行了研究.结果表明:当BaTiO3颗粒的加入量为5vol;时,复合材料的微观结构均匀;BaTiO3颗粒的加入量增加到10vol;时,在复合材料中有颗粒团聚体存在.BaTiO3颗粒的加入对BaTiO3/Cu复合材料的硬度影响不大,但能提高其抗弯强度.强度提高的原因是BaTiO3颗粒能阻止位错的移动.动态力学性能检测结果表明:BaTiO3/Cu复合材料的阻尼损耗因子值有较大的提高,而储存模量有较大的下降.BaTiO3颗粒的加入量为5vol;时,BaTiO3/Cu复合材料的阻尼增强效果最佳.BaTiO3/Cu复合材料的阻尼机理可能包括位错阻尼、晶界阻尼、界面阻尼、压电阻尼和压电-导电耗散机制的协同效应.     

氢氧化镍/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

以石墨粉为原料,硝酸镍为镍源,用化学沉淀-水热法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料,研究不同氧化石墨(GO)与硝酸镍质量比对复合材料性能的影响,利用XRD、SEM、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和恒电流充放电技术测试其结构、表面微观形貌和电化学性质.研究结果表明:当GO: Ni(NO3)2=1:8(wt.)时,在5 mV/s扫描速度下具有高的活性物质利用率和电化学活性,0.2C放电比容量可以达到348.5 mAh/g,显示了优异的大电流充放电性能和循环稳定性.     

多孔BaTiO3的制备及多孔BaTiO3/PVDF复合材料性能研究

采用溶胶凝胶法,以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为模板剂,经80℃反应制备了BaTiO3溶胶,向溶胶中加入100 nm实心BaTiO3得到多孔BaTiO3前驱体,经550℃煅烧得到多孔BaTiO3,用偶联剂改性多孔BaTiO3;用溶液浇铸法制备BaTiO3/PVDF复合材料.采用TEM、氮吸附比表面测试仪、精密阻抗分析仪和超高压耐压测试仪表征粉体形貌及复合材料性能.实验结果表明:多孔BaTiO3颗粒直径为120 nm,比表面积46 m2·g-1,当多孔BaTiO3添加量10vol;时,复合材料介电常数达到21.4,场强达到261 kV/mm,该复合材料在高储能电容器材料具有应用潜力.     

溶胶-凝胶法改性碳纤维增强纳米HA复合材料的制备及性能研究

先对碳纤维进行对氨基苯甲酸预处理,然后通过溶胶-凝胶技术在预处理后碳纤维表面涂覆HA涂层,随后利用粉末冶金技术制备改性碳纤维增强纳米HA复合材料.研究碳纤维的改性工艺,观察改性后碳纤维表面的微观形貌,测量小同碳纤维含量下复合材料的抗弯强度和断裂韧性.结果表明对氨基苯甲酸处理后碳纤维表面形成大量的纵向凹槽,表面粗糙度增加,将其在HA溶胶中提拉5次后可以在表面获得一层致密的、结合性能较好的膜层.烧结产物中HA过渡层可以很好地连接基体和碳纤维,提高纳米HA复合材料的力学性能,当碳纤维含量为3vol;时,溶胶-凝胶改性碳纤维/纳米HA复合材料的抗弯强度达到最大值84.6 MPa,是基体抗弯强度的3.45倍.当碳纤维含量为4vol;时,溶胶-凝胶改性碳纤维/纳米HA复合材料的断裂韧度达到最大值1.92 MPa·m1/2,是基体断裂韧度的2.43倍.     

Na0.015 Sn0.985 Se/PEDOT:PSS块体复合热电材料的制备与性能研究

PEDOT :PSS作为非常有潜力的有机热电材料,具有良好的加工性和成膜性、较高的电导率以及低热导率等优点,但是相对于无机材料,PEDOT :PSS的ZT值仍较低.目前关于PEDOT:PSS的研究大都集中在薄膜材料上,而热电材料的主流应用主要集中在块体材料上,因此对PEDOT :PSS块体热电材料的研究具有重要意义.介绍了一种块体PEDOT :PSS热电材料的制备方法,采用有机极性溶剂DMSO对PEDOT:PSS进行掺杂改性,并与无机材料Na0.015Sn0.985Se复合制得高性能Na0.015Sn0.985Se/PEDOT:PSS块体复合热电材料.结果表明,DMSO可以极大的提高材料的电导率;与Na0.015Sn0.985Se复合后虽然电导率有所下降,但同时伴随着热导率的降低以及Seebeck系数的增大,最终当复合量为10wt;时ZT值在300 K附近达到2.65×10 -3,相比于基体提高了约3倍.     

仿生石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

石墨烯作为一种理想的新型二维纳米材料,有着独特的理化性能和广泛应用价值,但成本高、产率低、分散性较差是制约其推广应用的关键.为了解决这一问题,现以北方杨树叶为原料,以KMnO4和H2SO4为氧化剂,水热氧化裂化直接得到MnO2仿生石墨烯复合材料(MnO2@BGO).通过XPS、SEM、TEM、XRD等测试手段对材料组成及微观结构进行表征.从SEM、TEM及氮气吸附脱附分析可以看出,通过氧化碳化直接得到的MnO2@BGO复合材料,MnO2分布均匀,比表面积达605 m2/g.此复合材料与未经氧化剂浸渍得到碳材料(BGO)相比,更多的保留了叶片原有的叶脉结构和孔隙,孔径分布较窄,平均孔径为3.7nm.从AMF分析可以看出,MnO2@BGO复合材料类似二维纳米膜,得到的片层厚度最薄＜1.23 nm,最厚≯5.65 nm,平均厚度2.57 nm.XPS分析表明,C存在形式以C=C为主,表明材料石墨化程度较高,属于仿生石墨烯.电化学性能分析表明,在电流密度在1 A/g时,该材料所做电极比电容为387 F/g.     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及超电容性能研究进展

近年来,石墨烯/聚苯胺复合材料由于自身优异的电化学性能引起了国内外学者的广泛关注,石墨烯具有大的比表面积和双电层电容特性,聚苯胺具有高赝电容特性,二者协同作用使其复合材料的超电容性能大大提高.主要介绍石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及电容性能的影响因素,总结三维石墨烯/聚苯胺复合材料的构筑方法,并对复合材料未来在超级电容器领域的发展趋势进行了展望.     

原位反应烧结法制备MgAlON复合材料

实验原料选用高纯电熔镁砂(粒径3～1 mm);α-Al2O3(活性)微粉(粒径≤5μm);电熔镁铝尖晶石(粒径≤1mm);Al粉(粒径≤0.088 mm);化学纯MgO(粒径≤0.04 μ m)和少量的活性材料,氮化气氛下原位反应制备MgAlON复合材料,考察了氮化烧结后试样的常规性能、物相组成、显微结构.结果表明:1500℃下,氮化气氛中耐火基质料为Al-Al2O3-MgO系的混合粉可以通过原位反应制备MgAlON复合材料;骨料种类的不同,不影响MgAlON矿相的生成.且MgAl2O4-MgAlON材料的烧结性能及氮化效果较好,常温强度也较高.试样骨架结构是骨料大颗粒在烧结中形成的,骨架中填充着反应合成的MgAlON晶粒和骨料小颗粒,使得烧成后的试样内部结构致密;微晶结构以及晶须的存在有利于提高材料的常温力学性能.     

羟基磷灰石/碳纳米管复合材料的制备及表征

主要研究了原位合成法制备羟基磷灰石/碳纳米管复合材料过程中不同因素对最终产物的影响.研究发现浓硝酸氧化处理可以在碳纳米管表面缺陷处引入大量羧基与羟基,这些官能团一方面可以提高碳纳米管在水中的分散性,另一方面在溶液中可以吸附钙离子,进而原位合成复合材料.XRD分析表明pH值是复合材料制备过程中的关键因素,pH＞10时,复合材料中仅有碳纳米管和羟基磷灰石两种物相,其中纳米级的短棒状羟基磷灰石均匀吸附在碳纳米管表面,与之形成较强的界面结合;pH值小于8时,复合材料由层片状的CaHPO4·2H2O和CNTs构成.