不同铝硅比对莫来石材料显微结构及性能的影响

选用铝矾土作为铝源,煤矸石为硅源,氟化铝和五氧化二钒为添加剂,通过固相反应原位制备了主晶相为莫来石相的晶体.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜以及相应的EDS等手段对莫来石进行了表征分析,并考察了在不同铝硅比的条件下对所制试样的显气孔率、吸水率、体积密度、抗折强度以及显微结构的变化特征.结果表明:当铝矾土与煤矸石的铝硅摩尔比为3.05:2时,显气孔率为23.6;、吸水率为10.55;、体积密度为2.3 g/cm3、抗折强度为114 MPa,试样的综合性能最优.     

WC-ZrO2复合陶瓷显微结构对力学性能的影响

通过调整烧结温度,采用热压烧结方式制备了复合陶瓷刀具材料WC-ZrO2.利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察烧结前粉末的分散状态和烧结后试样的显微结构,并对其力学性能进行了测试.试验结果表明,材料在晶粒大小分布范围较小、孔隙率较低、晶界连接较为紧密情况下,力学性能较好.XRD研究发现,烧结过程中有大量四方相ZrO2产生,在冷却过程中有部分单斜相ZrO2出现,说明材料内部产生了相变增韧,促使材料断裂方式从初始的沿晶断裂逐渐过渡到同时有沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂模式.研究得出:材料主要的增韧方式为相变增韧,同时伴有裂纹偏转及分叉等辅助增韧.     

ZrO2对热压AlN陶瓷的显微结构与力学性能的影响

通过添加纳米ZrO2粉体,并结合Y2O3烧结助剂,采用热压烧结制备了AlN陶瓷.结果表明,加入ZrO2后,热压AlN陶瓷的物相包含AlN主相、Al5Y3O12晶界相以及ZrN新相.随着ZrO2的加入,热压AlN陶瓷的维氏硬度基本没有变化,然而其断裂韧性逐渐提高.这主要是由于添加的ZrO2与AlN发生高温反应生成了ZrN,导致AlN陶瓷从单一的沿晶断裂模式转变为包含沿晶和穿晶的混合断裂模式,强化了晶界,进而改善了断裂韧性.     

镍负载超细微晶石墨对铝碳耐火材料显微结构和力学性能的影响

为充分发挥碳纳米管、微晶石墨和鳞片石墨等碳源在铝碳耐火材料中的协同强韧化作用,本工作首先采用高能球磨法研磨含硝酸镍的微晶石墨和氧化铝微粉制备了镍负载超细微晶石墨复合粉体,然后与鳞片石墨一起作为碳源,单质硅粉为添加剂,酚醛树脂为结合剂制备了铝碳耐火材料.结果表明:铝碳耐火材料中引入硝酸镍负载的超细微晶石墨复合粉时,在经1000℃处理的材料中可以观察到多壁碳纳米管和碳化硅晶须的形成,1200～1400℃下材料内碳化硅晶须明显增加.含这种负载催化剂复合粉的铝碳材料经1000～1400℃热处理后,材料的强度大幅度提高,材料断裂时位移量增大.可以认为上述通过超细微晶石墨复合粉引入的硝酸镍高温下原位催化树脂形成的碳纳米管,与超细微晶石墨、鳞片石墨复合碳源以及材料内部形成的碳化硅晶须产生协同增强增韧的作用,赋予铝碳材料更加优异的力学性能.     

晶核剂对锂锌硅系微晶玻璃析晶及显微结构的影响

采用差热分析方法研究了LZS系玻璃陶瓷的析晶动力学,讨论了晶核剂对微晶玻璃的晶相、显微结构及析晶动力学参数的影响.结果表明:与TiO2相比,P2O5能够更加有效地促进玻璃析晶,但两者效果相差不大.使用不同的晶核剂不会影响玻璃析出的晶相,但使用P2O5作为晶核剂能得到均匀细小的晶体.     

锂硫电池硫-膨胀石墨正极材料的制备和性能研究

采用热膨胀法制备出膨胀率较高的膨胀石墨,并将膨胀石墨和升华硫进行混合热处理,制备出硫-膨胀石墨复合正极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,这种复合正极材料在25 mA/g的充放电条件下表现出良好的充放电性能,首循环放电比容量接近1600 mAh/g,经过50个放电循环后其比容量仍旧保持在1200 mAh/g之上.     

烧结温度对陶瓷/青铜结合剂性能与显微结构的影响

通过粉末冶金法制备出陶瓷/青铜结合剂,青铜结合剂(mCu∶mSn=85∶15)与陶瓷结合剂质量比3∶1.结合电子万能试验机、洛氏硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪等,研究了烧结温度对陶瓷/青铜结合剂性能及结构的影响.结果表明:随烧结温度的升高,陶瓷/青铜结合剂密度、抗折强度和抗冲击强度呈先上升后下降的趋势;且烧结温度为620 ℃时,陶瓷/青铜结合剂综合性能较优,其密度为5.43 g/cm3、抗折强度为170 MPa、抗冲击强度为9.76 kJ/m2、硬度(HRB)为126;温度升高促进铜锡元素合金化及陶瓷与青铜结合剂界面之间元素的相互渗透;且经620 ℃烧结后,铜锡之间全部以α+δ共析相存在,金属和陶瓷界面结合性好,提高了陶瓷/青铜结合剂的综合性能.     

氧分压对HfOxNy薄膜结构和力学性能的影响

采用射频磁控反应溅射法在不同氧分压条件下制备了氮氧化铪薄膜,薄膜沉积过程在氧气、氮气和氩气的混合气氛中进行,所用衬底为多光谱硫化锌材料.用X射线衍射、扫描电子显微镜、纳米硬度计等分别研究了不同氧分压条件下HfOxNy薄膜的晶体结构、显微结构、力学性能等.结果表明:在氧分压为0.05～0.30范围内,HfOxNy薄膜都为多晶结构,但随着氧分压的降低,HfOxNy薄膜的沉积速率逐渐增大,薄膜的晶体结构由单斜氧化铪转变为氮氧化铪相;不同氧分压下沉积的HfOxNy薄膜都符合薄膜区域结构模型中典型的柱状结构且氧分压较低时薄膜表面粗糙度较大;不同氧分压条件下沉积的HfOxNy薄膜硬度和弹性模量都远大于衬底硫化锌的硬度和弹性模量,氧分压为0.15时最大硬度和弹性模量值分别为11.6 GPa和160 GPa.     

磁性Fe3O4/膨胀石墨对亚甲基蓝的吸附性能研究

以膨胀石墨(EG)为载体,采用简单的水热法,制备出磁性Fe3O4/膨胀石墨(MEG).采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对MEG的组成结构和形貌进行表征.以亚甲基蓝为目标污染物,探讨了溶液pH值、吸附时间、盐离子浓度和亚甲基蓝初始浓度对吸附性能的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行研究.结果表明:当亚甲基蓝初始浓度为50 mg·L-1,pH值为7,吸附时间为60 min时,对亚甲基蓝的去除率和吸附量分别为97.03;和48.52 mg·g-1,随着溶液中盐离子Na+和Ca2浓度的增加,MEG对亚甲基蓝的吸附性能降低;MEG对亚甲基蓝的吸附行为符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型.MEG可以使用磁铁进行分离回收,回收率达95.71;.5次吸附-再生后,吸附量仍较高为41.72 mg·g-1,说明MEG吸附剂具有较稳定的重复使用能力.     

铝纤维对Al2O3-Al-C材料高温机械性能和显微结构的影响

分别以板状刚玉、α-Al2O3微粉、金属铝(铝纤维和铝粉)、石墨为原料,以酚醛树脂为结合剂,制得Al2 O3-Al-C材料.借助XRD和SEM分析了试样的物相组成和显微结构,研究了铝纤维加入量对材料抗热震性、高温抗折强度的影响,结果表明:用铝纤维代替铝粉可提高材料的高温抗折强度和抗热震稳定性.保持金属铝的总加入量为6;,当铝纤维加量由0;增加到1;时,1400℃的高温抗折强度由26.5 MPa提高到34.7 MPa,热震后的残余强度保持率由62;增加到69;.高温时铝纤维转变为非氧化物晶须编织体或纤维束,与基质紧密结合,起桥接和强化作用,可改善材料的抗热震性并显著提高其高温抗折强度.     

AlO3-Re2O3(Re=La,Nd,Y,Lu)对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构与力学性能的影响

研究了二元助剂Al2O3-Re2O3(Re=La,Nd,Y,Lu)对无压烧结Si3N4陶瓷的相对密度、显微结构及力学性能的影响.结果表明:经1800℃无压烧结后,Si3N4陶瓷试样的相对密度均达到97;以上;以Al2O3-Lu2O3为烧结助剂的Si3N4陶瓷试样具有最高的维氏硬度和抗弯强度,分别为15.2±0.18 GPa和920±5 MPa.     

AlN-Y2O3配比对SiC耐磨材料结构和性能的影响

在AlN-Y2O3添加量为6wt;的前提下,将摩尔比分别为10∶90、20∶80、30∶70和40∶60的AlN、Y2O3引入SiC耐磨材料中,于氧化气氛下经1600℃保温3h烧成,研究了AlN、Y2O3配比对SiC耐磨材料结构和性能的影响.结果表明:AlN、Y2O3配比对SiC耐磨材料的性能影响较大,当其为30∶70时,SiC耐磨材料的性能较优,其体积密度和显气孔率分别为2.66 g/cm3和3.95;,磨损量为0.11 g/min,硬度和抗折强度分别为2774 HV和185 MPa.SiC耐磨材料较优异的烧结性能和力学性能可归因于新生成的Y2Si2O7和3Al2O3·2SiO2充填于SiC颗粒间所起的强化作用.     

MgO-Al2O3-Re2O3(Re=Lu,Y)对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响

研究了MgO-Al2O3-Re2O3(Re=Lu,Y)三元烧结助剂体系对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构和力学性能的影响.研究结果表明,添加MgO-Al2O3-Lu2O3三元助剂制备的Si3N4陶瓷显微结构具有明显的双峰分布,晶粒较粗化,致密度、硬度、弯曲强度、断裂韧性分别为96.4;、14.59 GPa、964 MPa、7.64 MPa·m1/2;而添加MgO-Al2O3-Y2O3三元助剂制备的Si3N4陶瓷具有细化的显微结构,致密度、硬度、弯曲强度、断裂韧性分别为99.9;、15.29 GPa、758 MPa、6.60 MPa·m1/2.     

Yb2O3-Al2O3烧结助剂对气压烧结氮化硅陶瓷性能的影响

以Yb2O3-Al2O3体系为烧结助剂,采用气压烧结法制备了氮化硅陶瓷.研究了烧结温度对气压烧结氮化硅陶瓷的致密度、失重率、物相、力学性能与显微结构的影响及材料的烧结机理.结果表明:随着烧结温度的升高,氮化硅的致密度、抗弯强度、断裂韧性和硬度均呈现先增加后降低的趋势,而失重率呈现一直升高的趋势;当烧结温度为1780℃、烧结气压为6 MPa时,所得氮化硅烧结体的体积密度(3.31 g·cm-3)、抗弯强度(967.2)、断裂韧性(8.9 MPa·m1/2)和硬度(17.1 GPa)达最大值,晶粒以长柱状的β相为主;烧结温度高于或等于1700℃时,材料中的α相可完全转化为β相,β-Si3 N4晶粒的平均长径比达12.31.     

球磨对超重力下自蔓延离心熔铸Ti-B-W-C系复相陶瓷微观形貌及力学性能的影响

采用行星式球磨机对超重力离心熔铸Ti-B-W-C复相陶瓷的原始粉料进行球磨,通过对球磨转速的控制得到不同研磨程度的粉料,通过对制得的复相陶瓷进行微观结构和力学性能分析,发现随着球磨机转速的提高,球磨效率大大改善,粉料大幅度细化,Al粉以团絮状均匀附着在片状Ti和WO3晶粒周围.对粉料进行烧制,成功得到宏观致密、微观夹杂和气孔等缺陷明显减少、硬度等力学性能明显提升的复相陶瓷.     

添加锆英石、B4C和焦粉对铝碳质耐火材料抗氧化性能影响

在Al2O3-C质耐火材料中添加锆英石、B4C和焦炭,通过高温原位反应生成了ZrC-ZrB2-SiC复合非氧化物耐高温物相.采用XRD分析了不同锆英石、B4C和焦炭的添加量与不同烧成温度下反应产物的物相组成,并采用XRD与SEM进一步研究了含有ZrC-ZrB2-SiC复合非氧化物的铝碳质耐火材料的抗氧化性能及其抗氧化的机理.结果表明:当锆英石-焦炭-B4C混合粉体的加入量为20;,在1550 ℃保温3 h能在铝碳质耐火材料的基质中原位合成ZrC-ZrB2-SiC复合非氧化物,制备得到相应的铝碳质复合耐火材料.ZrC-ZrB2-SiC复合非氧化物在氧化条件下可生成玻璃相,形成致密保护层能够阻止其进一步氧化,从而显著提高铝碳质材料的抗氧化性能.     

Yb2 O3含量对ZTA陶瓷相组成、微观结构及力学性能的影响

采用阿基米德排水法、三点弯曲法、单边切口梁法、扫描电子显微镜( SEM)及X射线衍射( XRD)分析手段和设备,研究了不同含量的Yb2 O3对ZTA的相组成、微观结构及力学性能影响,并对烧结后陶瓷样品的密度、力学性能、微观组织结构及相组成进行了研究。研究结果表明：在不添加Yb2 O3时,ZTA的断裂韧性、抗弯强度及硬度均为最大值,分别为7.42 MPa·m1/2、623.10 MPa、1919.60 HV。添加Yb2 O3后,ZTA陶瓷的力学性能及相组成均发生变化,t-ZrO2相变成c-ZrO2相,并且出现新的 Yb3 Al5 O12相。力学性能均有所降低,其中断裂韧性与没有添加Yb2 O3相比,减小了30.7;。