TiO2烧结助剂对纳米η-Al2 O3制备氧化铝陶瓷的影响

为降低氧化铝陶瓷制备成本,改善其性能,以价格低廉的纳米η-Al2 O3为原料,TiO2为烧结助剂,制备氧化铝陶瓷.研究了TiO2加入量对纳米η-Al2 O3氧化铝陶瓷的体积密度、显气孔率、物相组成和微观结构的影响.结果表明:TiO2通过增加氧化铝中铝离子点缺陷数量而提高其扩散系数,促进氧化铝陶瓷的致密化及晶粒的生长.η-Al2 O3到α-Al2 O3的相变首先在氧化铝颗粒表面进行,然后迅速扩散至内部完成.通过计算晶胞参数大小,定量证明刚玉晶体发育良好,引入适量TiO2对氧化铝陶瓷高温性能和化学稳定性影响较小.当TiO2加入量为2wt;,烧结温度为1600℃时,氧化铝陶瓷的性能优良,体积密度为3.70 g/cm3、显气孔率为1.2;,存在一定数量的晶间气孔和晶内气孔,晶体间结合紧密,晶粒尺寸10～30μm.     

Y2O3-Al2O3含量对Si3N4陶瓷相组成、致密化、显微结构和力学性能的影响

以α-Si3N4粉为原料,通过添加不同含量的Y2O3-Al2O3烧结助剂(6wt;、8wt;和10wt;),在1800℃下采用热压烧结制备了Si3 N4陶瓷,研究了Y2 O3-Al2 O3含量对Si3 N4陶瓷的物相、致密度、显微结构与力学性能的影响,结果表明:添加6wt;的Y2 O3-Al2 O3助剂即可获得高致密的Si3 N4陶瓷,继续增加助剂含量对Si3 N4陶瓷的致密度影响不大,但是显著影响 α-Si3 N4相和β-Si3 N4相的含量,较高的Y2 O3-Al2 O3助剂含量有利于α-Si3 N4转化为β-Si3 N4.不依赖于Y2 O3-Al2 O3助剂含量,Si3 N4陶瓷均包含细小的等轴晶粒和大尺寸的棒状晶粒,呈现双峰结构,但是Y2 O3-Al2 O3助剂含量增加到10wt;时,可以显著增加棒状晶粒的数量,形成更显著的双峰结构.基于当前研究,发现加入低含量的Y2O3-Al2O3助剂(6wt;),可以获得高硬度高强度的Si3N4陶瓷,而引入高含量的Y2O3-Al2O3助剂(10wt;),则可以获得高韧性高强度的Si3N4陶瓷.     

α-Al2O3相变机理及制备工艺研究进展

α-Al2O3在耐火材料、电子材料等多个领域有着极其重要的应用.本文首先介绍了α-Al2O3在工业应用方面的评价指标和α-Al2O3的相变机理,接着分别从固相合成、液相合成、气相合成三个方面阐述了α-Al2O3制备的相关研究进展,对制备过程中影响α-Al2O3晶粒微观状态的若干因素,包括煅烧温度、矿化剂类型、pH值及预...     

纳米η-Al2O3无压烧结制备单相氧化铝陶瓷

采用99;纳米η-Al2O3为原料,无压烧结制备单相氧化铝陶瓷,通过TG-DSC、XRD和SEM等手段对试样进行分析和表征,并测试其力学性能.结果表明:纳米η-Al2O3 1084.8℃时转变为α-Al2O3,转变温度小于理论转变温度;晶型转变释放的能量能够降低氧化铝陶瓷的烧结温度,1550℃时试样的相对密度达91.48;,显气孔率为2.45;,断裂韧性较高.由于η-Al2O3的密度小于α-Al2O3,无压烧结时试样发生晶型转变产生体积收缩,致密性较低,直接用η-Al2O3制备致密的单相Al2O3陶瓷较为困难.     

水热法合成α-Al2O3晶体

本文研究了不同矿化剂,不同温度对水热条件下合成α-Al2O3晶体的大小、形貌和晶体质量的影响.发现在矿化剂浓度为0.1M KOH和1M KBr条件下,填充度为35;,温度为380℃时Al(OH)3只转化成薄水铝石,无α-Al2O3晶体生成;388℃时只是部分转化成α-Al2O3;在395℃以上时完全能转化成α-Al2O3,晶体形状为六棱柱形.在矿化剂浓度为1M KOH时,填充度35;,温度为380℃时,即有部分Al(OH)3转化成α-Al2O3,390℃以上完全转化成α-Al2O3,晶面主要显露菱面.     

助熔剂法合成α-Al2O3片晶及其多孔陶瓷的制备及表征

实验首先以γ-AlOOH粉体为原料,KCl-Na2SO4复合盐为熔剂,采用助熔剂法合成了α-Al2O3片晶,通过对合成片晶成型烧成,制备具有片状晶体支撑的氧化铝多孔陶瓷材料.并对α-Al2O3片晶形成过程,多孔陶瓷显气孔率、抗折强度、微观结构以及孔径分布进行了研究.研究结果表明,在KCl与Na2SO4复合盐存在情况下,可在900℃条件下合成分散性好,颗粒大小均匀的六方形α-Al2O3片晶,片晶的直径大约在10μm,厚度为0.3～0.5 μm.合成的α-Al2O3片晶具有非常好的烧结活性,在无添加烧结助剂的情况下,1600℃保温2h得到了显气孔率为41.74;,抗折强度为115.34MPa,孔径分布范围窄的氧化铝多孔陶瓷.窄的孔径分布以及优异的机械性能使其成为一种很有前途的膜支撑体和精确过滤材料.     

熔融盐法制备粒径可控的片状α-Al2O3粉体

以Al2(SO4)3·18H2O为原料,采用熔融盐法制备片状α-Al2O3粉体,详细研究了纳米α-Al2O3晶种与片状α-Al2O3晶种对片状α-Al2O3粉体粒径大小的影响.研究表明,随着纳米α-Al2O3晶种含量的增加,片状α-Al2O3粉体平均粒径明显减小;随着片状α-Al2O3晶种含量的增加,片状α-Al2O3粉体平均粒径会增大,但粒径增大的幅度会逐步降低.对片状α-Al2O3粉体粒径大小进行了数值模拟,模拟结果表明,片状α-Al2O3粉体的最终平均粒径大小与片状α-Al2O3晶种粒径成正比,与片状α-Al2O3晶种含量的三次方根成反比关系;通过改变片状α-Al2O3晶种的粒径大小与含量,能够很好地实现片状α-Al2O3粉体粒径大小的控制.     

Al2O3陶瓷非等温烧结研究

以高纯α-Al2O3粉体为原料,采用非等温烧结法制备了纯Al2O3陶瓷(AL)及掺杂MgO-Y2O3复合助剂的AJ2O3陶瓷(ALMY).研究了AL和ALMY在不同烧结温度下的相对密度、显微结构及硬度.结果表明,在非等温烧结中,纯Al2O3致密化的烧结温度范围较窄,烧结温度为1500℃时,其相对密度及硬度分别为98.1;和18.1GPa,当烧结温度为1600℃时,AL由于晶粒显著粗化,且产生了晶内气孔,相对密度及硬度分别显著下降到94.6;和12.5 GPa.MgO-Y2O3复合助剂的引入拓宽了Al2O3致密化的烧结温度范围,细化了显微结构,烧结温度在1500℃和1600℃时,ALMY的相对密度均在98;以上,硬度分别为19.2 GPa和17.6 GPa.     

Nd3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的制备及表征

制备了Nd3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷.运用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、NV-Vis-Nir(紫外可见近红外分光光度计)、傅里叶变换荧光光谱等测试方法,研究了晶核剂的含量对Nd3∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的核化和晶化性能的影响.利用修正的Kissinger方程研究了晶核剂对玻璃析晶动力学参数,析晶活化能E和析晶动力学判据k(Tp),利用Augis-Bennett方程计算出Avrami参数n.并分析其显微形貌同光透过率的关系,对光学性能进行了研究.     

颗粒级配对氧化铝多孔陶瓷膜支撑体孔径及抗折强度的影响

探讨了三种粒径的α-Al2O3(粗颗粒、中颗粒和细颗粒)的颗粒级配和工艺条件对多孔陶瓷膜支撑体的孔径、孔隙率及其抗折强度的影响.结果表明:粗α-Al2O3颗粒(d50＞29 μm)对多孔陶瓷的孔径分布起决定性作用,中、细颗粒的比例在一定程度上影响支撑体的孔隙率和抗折强度.SEM结果显示,经1650℃煅烧2h后,细α-Al2O3颗粒(d50＜1.6μm)迁移至粗α-Al2O3颗粒间的颈部而基本消失,在一定程度上提高了颈部连接.在合适的颗粒堆积条件下,细颗粒有助于提高多孔陶瓷的抗折强度.但是,团聚的细α-Al2O3颗粒间优先烧结,不利于细颗粒的助烧增强作用.     

C_(sf)(α-Al_2O_(3p))强韧无机聚合物基复合材料的机械性能及断裂行为

本文通过超声波将短碳纤维(Csf)与偏高岭土、α-Al2O3颗粒(α-Al2O3p)预分散混合,然后加入到碱金属溶液中的方式制备了及Csf单独以及Csf与α-Al2O3p复合强韧的无机聚合物基复合材料,研究了及Csf、α-Al2O3p含量对复合材料的组织结构,机械性能以及断裂行为的影响规律。结果表明:及Csf在基体中分散均匀。采用及Csf单独强韧复合材料的抗弯强度、断裂韧性随着纤维含量的增加都呈先减小后增加的规律,其中纤维含量为2 vol%时分别达到28.4 MPa和0.6 MPa.m1/2,相比基体分别增加了0.85倍和1倍。采用及Csf与α-Al2O3p复合强韧的无机聚合物基复合材料,虽然其抗弯强度较及Csf单独强韧的复合材料低并与α-Al2O3p的含量成反比,但是其断裂韧性较及Csf单独强韧复合材料的高,并在α-Al2O3p加入量为8 wt%时达到最大值为0.75 MPa.m1/2。复合材料在断裂过程中呈现非脆性断裂方式,并且及Csf与α-Al2O3p复合强韧的无机聚合物基复合材料在断裂过程中载荷位移曲线呈现锯齿形增长。复合材料断裂行为和断口分析表明,碳纤维的桥联,拔出是复合材料主要的强韧化机制。     

水热法合成矾土基α-Al2O3纳米粉

以650 ℃轻烧后的高铝矾土为原料,利用水热法合成了以α-Al2O3为主晶相的纳米粉.研究了晶种、矿化剂、水热温度和水热时间对产物中α-Al2O3含鼍、晶粒度大小的影响,采用XRD、SEM分析了纳米粉体的物相与形貌.结果表明,加入3;质量分数的晶种在380℃水热处理2 h后,合成出晶粒度为28 nm、以α-Al2O3为主晶相的α-Al2O3纳米粉,其形貌呈圆球状,二次粒度为190 nm.     

自扩散式高温氮化制备Mg-α/β-sialon复相陶瓷

利用烧结镁砂中固有杂质,加入金属A1粉、单质Si粉和α-Al2O3微粉,以Y2O3为助烧结剂,经氮化烧结炉1550℃氮化烧结1h制备出Mg-α/β-sialon复相陶瓷,实现镁质材料的性能改进和优化.研究了不同Y2O3加入量对Mg-α/β-sialon复相陶瓷的矿物组成及微观形貌的影响,借助于XRD分析试样中的晶相组成和晶胞参数,采用SEM及EDS对试样断口的微观形貌进行分析与观察.结果表明:Mg-α/β-sialon复相陶瓷以β-sialon为主晶相,Mg-α-sialon为次品相.随着Y2O3加入量的增加,Mg-α-sialon相的生成量呈减小趋势,β-sialon相的生成量呈增加趋势,Mg-t-sialon的形貌由短柱状向长棱柱状转变,当Y2O3加入5wt;时为片状结构.Y3+的引入使Mg-αβ-sialon相晶格变形,增加了缺陷浓度,提高了阴阳离子的自扩散能力,促进氮化烧结反应的进行.     

La2O3对氧化铝/高岭土复合定向多孔陶瓷性能的影响

以微米级α-Al2O3、陶瓷水体分散剂为主要原料,以La2O3-水洗高岭土为烧结助剂,采用冰模板法制备了一种具有高孔隙率和较高抗压强度的氧化铝/高岭土复合定向多孔陶瓷.研究了不同添加量的La2O3对多孔陶瓷的显气孔率、体积密度、抗压强度和微观形貌的影响.结果表明:添加适量的稀土La2O3能降低多孔陶瓷烧结温度、提高体积密度和抗压强度.通过高能机械球磨法添加La2O3,在1350℃烧结制备的多孔材料样品显气孔率为82;,样品的抗压强度达到10 MPa以上.当La2O3加入量达到3;时,可使多孔陶瓷抗压强度提高到15.2 MPa,较不掺加La2O3提高了约53;.     

化学镀法制备陶瓷-金属复合结合剂的工艺研究

采用化学镀镍包覆陶瓷结合剂粉体的方法制备陶瓷-金属复合结合剂.确定了制备陶瓷-金属复合结合剂的镀液成分及镀覆温度等工艺参数;并用强度测试仪、EDS、SEM等仪器,对其强度等性能以及微观形貌和结构进行表征.结果表明:当镀液温度为60℃,硫酸镍含量为35 g/L,次磷酸钠浓度达到25 g/L时,结合剂增重率最大,增重30;.烧结后结合剂抗弯强度和抗冲击强度也最大,分别比未镀覆的陶瓷结合剂提高76.57;和58.43;;通过形貌观察,发现陶瓷-金属复合结合剂中陶瓷相与金属相的润湿性和结合力良好,镀层金属沿陶瓷晶界均匀分布,陶瓷相和金属相在陶瓷复合结合剂中构成三维网络结构,相互镶嵌交错.     

水热法合成α-Al2O3晶体的晶面形态

本文研究了高温高压水热法合成α-Al2O3晶体的形状和表面形态.原料为Al(OH)3,矿化剂的浓度为1M KBr、0.1 M KOH,填充度35;, 温度388℃时,可部分自发生成α-Al2O3晶体.温度超过395℃以上,可全部转化成α-Al2O3晶体,晶体形状为六棱柱体,显露底面{0001}和柱面{21 10}、{1120}、{1210},晶体的表面呈现阶梯.在矿化剂为1M KOH,填充度35;,温度为380℃时,部分自发生成α-Al2O3晶体,晶体的底面{0001}和柱面{1120}消失,呈现双锥形;当温度达到395℃时,可全部转化成α-Al2O3晶体,晶体呈双锥形,晶面呈条状阶梯形;温度达到405℃以上,晶体又呈现六棱柱体.     

LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷的制备及其力学性能的研究

以板片状结构的LaMgAl11O19作为第二相来对Al2O3陶瓷进行增韧补强,采用无压烧结工艺在1650℃下保温4 h制备了LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷,研究了LaMgAl11O19的添加量对LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷的物相组成、体积密度和力学性能的影响,并结合复相陶瓷试样断面的SEM照片分析了其强韧化机理。研究表明,添加一定量的LaMgAl11O19后,LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性均有明显提高,当添加LaMgAl11O19的质量分数为10%时,LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为321 MPa和5.03 MPa.m1/2,其中片状晶的拔出效应、裂纹偏转作用以及裂纹分支等增韧机制发挥了主导作用。     

多孔氮化硅陶瓷的微观结构、力学性能和气体透气性的研究

本研究中,以石油焦为造孔剂、Y2O3-Al2O3为烧结助剂,通过注浆成型制备出多孔氮化硅陶瓷.研究石油焦的加入量对多孔氮化硅陶瓷微观结构、力学性能及气体透气性的影响.结果表明:多孔氮化硅陶瓷的微孔是由长棒状的β-Si3N4晶粒互相搭接而成,大孔是由石油焦燃烧而成.随着石油焦加入量的增加,气孔率及达西渗透系数(μ)增大,但试样的抗弯强度降低.在起始α-Si3N4粉末中添加10wt;～50wt;石油焦、5wt; Y2O3-3wt;Al2O3 1800℃下保温2h制备出气孔率为37.08;～59.40;、抗弯强度为52.00～154.27 MPa、μ值为(3.04 ～6.87)×10-13m2的多孔氮化硅陶瓷.     

Cu-Fe-Ru-La/γ-Al2O3湿式氧化催化剂的制备、表征及机理

采用等量浸渍法以γ-Al2O3为载体,制备过渡金属Cu和Fe、贵金属Ru、稀土金属La的复合催化剂.采用催化湿式空气氧化法处理模拟印染废水,研究金属离子配比、焙烧温度对催化剂活性及稳定性的影响,并对催化剂CWAO反应机理进行探讨:权衡催化剂的活性和稳定性,催化剂的组分质量配比和焙烧温度分别为Cu∶ Fe∶ Ru∶ La=1∶1∶1∶3、450℃.对催化剂进行XRD、XPS、孔结构、FT-IR、TG-DTA、SEM、TEM表征,结果表明:焙烧使催化剂组成物质分解为氧化物,元素Cu、Fe、Ru、La分别以CuO、Fe2O3、RuO2、La2O3形式存在;焙烧温度升高,晶粒长大结晶趋于完整,催化剂孔容孔径增大但比表面积减小,晶粒尺寸分布在5～ 20 nm; Cu-Fe-Ru-La/γ-Al2O3催化剂使用前后结构无明显变化且反应后溶出的金属浓度低,催化剂具有较高的稳定性.     

纳米铝粉的性质及其对沉淀法制备纳米氧化铝粉体的作用

研究了纳米铝粉的氧化性质,并利用Al(NO3)3*9H2O、氨水和纳米铝粉为原料,采用液相沉淀法制备出Al(OH)3溶胶,经过真空抽滤和高温煅烧获得了纳米α-Al2O3粉体. 利用DSC/TG曲线分析了纳米铝粉和复合粉体不同温度下晶型和重量的变化,利用XRD分析了不同煅烧温度下复合粉体的成份变化、利用SEM观测了获得的α-Al2O3粉体形貌.研究表明纳米铝粉在相对较低的温度下氧化,这种氧化物籽晶的存在有利于α-Al2O3晶型的低温转化.