Ti3AlC2/Fe复合材料的制备及力学特性

以Ti3AlC2粉和还原铁粉为原料,在1300℃、30 MPa、保温30 min的热压条件下制得Ti3 AlC2/Fe复合材料,并研究了其组成及相关力学特性.结果表明:Ti3AlC2/Fe复合材料具有致密度高、组织均匀、增强相颗粒尺寸细小且分布较均匀等优点.经过热压烧结,Ti3AlC2会分解生成TiCxo.由于TiCx的增强作用,使得Fe基复合材料具有高的抗弯强度,在20vol; Ti3AlC2含量时达到最高的1091 MPa,并保持了良好的延展性.复合材料在800℃热震之后,除30vol; Ti3AlC2/Fe之外其他试样强度基本不变或略有升高,并且热震前后材料的断裂方式基本不变,表现出良好的抗热震特性.     

耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷的制备及其抗热震性

以煤系高岭土、α-Al2O3和部分稳定氧化锆(PSZ, 3;molY2O3)为原料,制备了耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷.采用XRD、SEM等测试技术对样品的物相组成及显微结构进行了表征,研究了PSZ添加量(分别为5wt;、10wt;、15wt;、20wt;、25wt;、30wt;)对样品物理性能、高温塑性变形及抗热震性的影响.结果表明:由于采用含3;molY2O3的PSZ,Y2O3在高温下起到了烧结助剂的作用,致使样品的烧成温度显著降低;同时随着PSZ添加量的增加,样品的抗折强度增加.经最佳烧成温度烧成的各样品的抗折强度分别达到147.4 MPa、161.3 MPa、205.9 MPa、234.4 MPa、294.0 MPa、385.0 MPa.当PSZ的最佳添加量为10wt;时,样品具有较低的高温塑性变形及良好的抗热震性;当PSZ添加量继续增加,样品在高温易产生液相,抗蠕变及抗热震性降低.SEM显微结构研究表明,随着氧化锆添加量增加,样品结构越致密,增强效果越显著.XRD分析结果表明,复相陶瓷具有良好的耐高温性能,热震前后样品的物相组成不变,均为莫来石、刚玉、m-ZrO2和t-ZrO2.     

MoB/CoCr金属陶瓷涂层的制备、组织结构及性能研究

利用低压等离子喷涂(LPPS)制备了MoB/CoCr金属陶瓷涂层.通过X射线衍射(XRD)分析物相组成、扫描电镜(SEM)、能谱(EDAX)对涂层的微观组织和成分进行分析,并对涂层的结合强度和抗热震性能进行研究.研究结果表明:粉末与喷涂后涂层物相差异不大,涂层为层状结构,随压力越高,粉末熔化越充分;涂层与基体结合良好,涂层致密;涂层喷涂后主要成分保持不变,且具有良好的结合强度和抗热震性能,经过1080 h熔融Al-12.07;Si腐蚀后,涂层完好,具有很好的抗腐蚀性能.     

复合添加剂对氧化镁陶瓷抗热震性的影响

以高纯氧化镁粉为主要原料,复合添加纳米单斜氧化锆粉和纳米氧化钇粉,经配料、成型和烧结后,制备氧化镁陶瓷试样.对烧结试样进行XRD物相分析和SEM显微结构分析,研究氧化钇和氧化锆复合比例、烧结温度对氧化镁陶瓷抗热震性的影响.结果表明:氧化镁和氧化锆、氧化钇和氧化锆均形成四方氧化锆固溶体,活化方镁石晶体的晶格,提高烧结试样的致密程度和强度,试样抵抗热应力的能力增强;加入复合添加剂的试样通过四方氧化锆固溶体相变增韧、氧化锆固溶体第二相颗粒增韧和微裂纹增韧提高烧结试样的抗热震性.     

高发射率红外辐射涂料的制备与性能研究

以价格低廉的过渡金属氧化物Fe2O3和MnO2为主要原料,辅以少量的CuO和Co2O3,在还原气氛下制备了红外辐射基料.在此基础上,添加一定量的堇青石和硅溶胶、三氧化二铝、三氧化二铬等粘结剂制备红外辐射涂料,以提高其抗热震性.通过正交试验优化了原料配方,所制备的红外辐射涂料在红外波段,尤其在2.5～5 μm的近红外波段范围内具有很高的发射率,且抗热震性能优良.研究结果表明:在影响红外辐射涂料抗热震性的因素中,粘结剂的加入量是主要因素,堇青石的加入量是次要因素,粘结剂配方的影响不明显.此外,用XRD、SEM和光谱发射率测试等对试样的物相、微观结构及辐射性能进行了表征.     

MoSi2-SiC复合材料制备及抗热震性能研究

本文采用直接熔渗法制备二硅化钼-碳化硅(MoSi2-SiC)复合材料.以碳化硅(SiC)(粒度为0～2.5 mm、≤240目)为主要原料,水溶性树脂为结合剂,经混炼、成型、烘干后得到SiC坯体,再用二硅化钼(MoSi2)(D50 =3μm)粉末掩埋SiC坯体,在真空条件下2000℃保温3h进行熔渗烧结,制备出MoSi2-SiC复合材料.采用阿基米德排水法研究了MoSi2-SiC复合材料的显气孔率、体积密度;采用三点抗弯法测试了MoSi2-SiC复合材料1400℃抗折强度;采用热线法测试了MoSi2-SiC复合材料导热系数;采用X射线衍射测试了MoSi2-SiC复合材料的物相组成;采用SEM测试了MoSi2-SiC复合材料的显微结构;分别采用风冷法和水冷法对比研究了MoSi2-SiC复合材料、重结晶碳化硅(R-SiC)、氮化硅-碳化硅(Si3N4-SiC)三种材料抗热震性.结果表明:MoSi2在烧结过程中部分发生分解,生成了Mo5Si3,MoSi2、Mo5Si3填充于SiC的内部并实现烧结致密化,使MoSi2-SiC复合材料的显气孔率显著降低至5.7;,体积密度为3.59 g.cm-3.MoSi2-SiC复合材料中MoSi2、Mo5Si3含量分别为10wt; ～ 15wt;、3wt; ～ 5wt;.1000℃下MoSi2-SiC的导热系数为46.5W·m-1 ·K-1,显著高于R-SiC(28.3 W.m-1.K-1)材料、Si3N4-SiC(16.8 W.m-1.K-1)材料.综上所述,MoSi2-SiC复合材料的抗热震性能显著优于R-SiC材料、Si3N4-SiC材料.     

普通刚玉砂对99氧化铝陶瓷抗热震性的影响

主要研究普通刚玉砂的加入量、烧成温度对99氧化铝陶瓷抗热震性的影响.用SEM对样品的微观结构进行表征.在100 MPa的压力下压制普通刚玉砂含量分别为20wt;、40wt;、60wt;的99氧化铝板材,并将不同含量干压成型(dry pressing,DP)的板材再经150MPa的冷等静压成型(cold isostatic pressing,CIP).干燥后,分别在1580℃、1620℃及1660℃下进行常压烧结.结果表明:普通刚玉砂的加入能改善氧化铝板材的抗热震性,当经过150MPa的冷等静压成型时,普通刚玉砂含量为40wt;,烧成温度为1620℃时,氧化铝板材的抗热震性最好.此时,抗弯强度为126.5 MPa.并通过韦伯分布分析,韦伯模数达到13.7,说明这种板材具有较好的使用可靠性.     

高温烟气过滤陶瓷的制备与性能研究

本论文以堇青石为过滤陶瓷骨料,以高岭土、钾长石、锂辉石为结合剂,以木炭粉为造孔剂,通过半干压成型工艺成型,研制了高温烟气过滤陶瓷.详细研究了结合剂、造孔剂添加量以及成型压力、烧成温度对高温烟气过滤陶瓷的体积密度、显气孔率、抗压强度等性能的影响,并对原料配方进行了优化,优化配方为:堇青石75wt;、结合剂25wt;、炭粉造孔剂50wt;、三聚磷酸钠0.5wt;.研究结果表明:试样的显气孔率随造孔剂添加量的增加而升高、随结合剂添加量的增加而减小;抗压强度和烧结密度随造孔剂添加量的增加而减小、随结合剂添加量的增加而升高;随成型压力的增大,过滤陶瓷的显气孔率呈逐渐减小的趋势,抗压强度则不断增大.随烧成温度的升高,过滤陶瓷的显气孔率呈先升高后减小的趋势,而抗压强度则逐渐增大.     

TiO2对Nb2O5低膨胀陶瓷的烧结性、力学强度和抗热震性能的影响

以TiO2和Nb2O5微粉为主要原料,通过高温固相反应烧结制备了TiO2掺杂改性的Nb2O5陶瓷,研究了TiO2含量对Nb2O5陶瓷的晶相组成、烧结性能、热膨胀性能、抗弯强度和抗热震性能的影响.研究表明,2; ～ 8; TiO2掺杂未改变Nb2O5陶瓷的单斜晶系结构,而TiO2含量为12;时,除Nb2O5主晶相外,还生成了少量Ti2Nb10O29晶相.通过加入适量TiO2改性,可明显抑制Nb2O5陶瓷烧成过程晶粒异常生长,改善烧结性能,避免开裂现象,获得较为均匀致密的显微结构,有效提高样品的抗弯强度.Nb2O5陶瓷的热膨胀系数和抗弯强度都随着TiO2含量增加而表现出先增大后减小的变化趋势,其中TiO2含量为4;时,样品具有最高的抗弯强度(75.6 MPa)和低的热膨胀系数(1.42×10-6/℃).添加4; ～12;的TiO2都可明显改善Nb2O5陶瓷的抗热震性能.     

Y2O3添加对Nb2O5低膨胀陶瓷结构与性能的影响

采用高温固相烧结法制备了Y2O3改性Nb2O5低膨胀陶瓷材料.研究了Y2O3添加量对Nb2O5陶瓷的物相组成、微观结构、气孔率、热膨胀性能、抗弯强度和抗热震性能等的影响.结果表明,经1390℃保温2h烧成,纯Nb2O5陶瓷样品存在开裂现象,表现出低的抗弯强度和差的抗热震性能.添加2～ 10;Y2O3后,样品主晶相为单斜相Nb2O5,还生成了YNbO4晶相.通过添加适量Y2O3改性,可抑制Nb2O5陶瓷烧成过程中的晶粒增长和避免开裂现象,形成致密的微观结构,样品的抗弯强度和抗热震性能显著提高.Nb2O5陶瓷的热膨胀系数随Y2O3添加量的增加而逐渐增大.Y2O3添加量为6;时,样品的热膨胀系数和抗弯强度分别为1.9×10-6/℃和103.4 MPa,表现出良好的抗热震性能.     

ZrO2/Fe3Al复合材料的界面电子结构计算及材料制备

采用热压烧结制备了ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料,材料的室温抗弯强度、断裂韧性、HRA硬度分别为1321MPa、39MPa*m1/2、86.7,临界热震温差(ΔT)由单相ZrO2(3Y)的250℃提高至500℃.在此基础上,用EET理论(经验电子理论)计算了ZrO2与Fe3Al的价电子结构及其部分晶面的电子密度,并对两相的晶体学取向进行了预测.     

TiB2、CNT双相增韧碳化硼复合陶瓷及其性能研究

在1 500 ℃的真空条件下,通过液相渗硅法(liquid silicon infiltration, LSI)制备了碳化硼/二硼化钛-碳纳米管(B₄C-TiB₂-CNT)陶瓷复合材料,对其成分、形貌、性能和增韧机理进行了分析表征和研究。结果表明:复合材料的主要组成相为B₁₂(C, Si, B)₃、SiC和Si。二硼化钛和碳纳米管显著提高了液相渗硅烧结碳化硼陶瓷的力学性能,在TiB₂和CNT的添加量分别为10%和0.4%时,复合陶瓷的弯曲强度和断裂韧性达到了(390±18) MPa和(5.38±0.38) MPa·m^1/2,分别比B₄C陶瓷高了31%和53%。本文的研究从片状SiC颗粒和CNT的拔出、TiB₂的颗粒增韧以及裂纹的偏转等方面解释了B₄C-TiB₂-CNT复合材料的增韧机理。     

SiO2纳米线/纳米颗粒复合结构的制备及光致发光性能研究

采用热蒸发法制备了非晶SiO2纳米线/纳米颗粒复合结构,确定了非晶SiO2纳米线、微米颗粒及SiO2纳米线/纳米颗粒复合结构生长的工艺条件,并利用XRD、SEM、Raman、PL光谱等技术手段分析表征样品.实验结果表明,在不同的沉积温度范围内,生长样品的形貌和结构不同;SiO2纳米线/纳米颗粒复合结构的发光区与Si衬底明显不同,主要集中在黄绿光范围.     

三维网络结构NiCo2S4@NiCo2O4复合电极的制备及其性能

超级电容器具有更大的功率密度、优秀的循环稳定性、极快的充放电速度、超长的循环寿命以及环境友好等突出特点,其性能与构件关系密切,其中最根本的就是组成它的电极材料。本研究主要采用传统的水热法制备出钴酸镍(NiCo₂O₄)电极材料,进而通过离子交换(二次水热)制得镍钴硫(NiCo₂S₄),最后利用化学浴沉积(CBD)法使其与钴酸镍复合,得到最终所需的三维网络结构NiCo₂S₄@NiCo₂O₄复合电极。经过表面形貌表征、循环伏安测试、恒电流充放电测试以及比电容计算分析等可以证明:三维网络结构NiCo₂S₄@NiCo₂O₄复合电极的比电容及循环稳定性等远远优于复合前单一的纯NiCo₂O₄电极材料,具有极大应用前景。