Fe2O3对菱镁矿尾矿合成镁橄榄石材料晶体结构与性能的影响

在工业废弃物菱镁矿尾矿中加入石英砂和少量Fe2O3,经1550℃反应烧结合成镁橄榄石材料,探讨Fe2O3对合成镁橄榄石材料晶体结构与性能的影响.利用XRD、X'pert plus软件、SEM对合成镁橄榄石的相组成、晶胞参数、显微结构等进行研究.结果表明:Fe2O3的引入使得镁橄榄石结构中形成缺陷,导致晶胞参数和晶胞体积发生改变,促进了高温液相的形成,加速了离子的扩散,加快了反应速度,促进了镁橄榄石的烧结,但在某种程度上降低了镁橄榄石的合成率.     

Nd2O3对Al2O3基复合陶瓷耐磨性能及微观结构的影响

在Ca O-Mg O-Si O2作为复合烧结助剂降低氧化铝陶瓷温度的前提下,研究不同添加量的稀土氧化物Nd2O3对陶瓷烧结温度、磨损率、显微结构的影响。通过设计Nd2O3在六铝酸钙中固溶和Nd2O3在Al2O3单晶表面扩散的实验,探索Nd2O3对氧化铝陶瓷耐磨性能影响的机理。结果表明:加入过量的Nd2O3会破坏晶界结合强度,导致陶瓷的耐磨性能变差;而少量Nd2O3的加入能有效提高晶界间结合强度和陶瓷的致密度,改善耐磨性能,耐磨性提高幅度约42.7%。     

退火工艺对0.9Al2O3-0.1TiO2微波介质陶瓷性能与结构的影响

采用反应烧结法制备0.9Al2O3-0.1Ti O2微波介质陶瓷,研究了退火时间,退火气氛对其物相组成、显微结构、微波介电性能的影响。结果表明:经过退火后,第二相Al2Ti O5分解,陶瓷的表面规整,致密度高;延长退火时间以及合适的退火气氛可以有效地提高0.9Al2O3-0.1Ti O2陶瓷的Q×f值。在空气气氛下,1350℃烧结4 h,氧气气氛下1100℃退火20 h的0.9Al2O3-0.1Ti O2微波介质陶瓷具备优异的介电性能:εr=12.50,Q×f=79812 GHz,τf=0.13 ppm/℃。     

原位生成Fe-Al/Al2O3复合陶瓷涂层

采用化学镀法制备Fe包覆Al核(Al)-壳(Fe)结构复合粉体,以Fe-Al复合粉体为喷涂材料,利用等离子喷涂法在Q235钢基体上制备涂层,在喷涂过程中Fe、Al反应生成Fe-Al金属间化合物和Al2O3,通过控制Fe-Al和Al2O3粉体的混合比例实现涂层的梯度化。利用SEM、XRD研究涂层微观结构与组成,并测试分析了涂层的抗热震性与结合强度。结果表明,涂层主要由Al2O3、Al、Fe3Al和Fe O等组成,喷涂过程中Fe-Al发生反应原位生成了Fe3Al金属间化合物,以Fe-Al为底层的Fe Al/Al2O3梯度涂层的结合强度和抗热震性均明显高于Al2O3涂层,涂层成分的梯度分布和Fe3Al的原位形成改善了涂层的结合状态,提高了结合强度和抗热震性。     

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。     

Al2O3掺杂对Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375TiO3微波介电性能的影响

采用固相烧结法制备了掺杂Al2O3的Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375Ti O3微波介质陶瓷。研究了Al2O3掺杂对Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375Ti O3的助烧效果、物相结构、显微组织和微波介电性能的影响规律。结果表明:Al2O3的添加降低了Ca0.2Sr0.05Li0.375Sm0.375Ti O3陶瓷的烧成温度,但对物相基本无影响。此外,高含量Al2O3的添加能促进晶粒细化。此体系陶瓷的最佳介电性能为:Al2O3含量为0.9wt%且烧成温度为1250℃时,εr=110.8、Q·f=4159.6 GHzτf=49.4 ppm/℃。     

不同直径Cr:Al2O3圆柱晶体的制备及其光学性能研究

采用光学浮区法制备了不同Cr³⁺掺杂浓度的Cr∶Al₂O₃晶体,并根据需要制备了不同直径(2 mm至13 mm)的长度大于100 mm的圆柱状Cr∶Al₂O₃晶体。测量了在制备Cr∶Al₂O₃晶体不同阶段所获得的粉末料棒、陶瓷料棒和晶体的密度,分别为0.928、2.230和4.051 g/cm³。XRD图谱显示,Cr∶Al₂O₃晶体为α-Al₂O₃相。透射光谱表明,Cr∶Al₂O₃晶体可见光非特征吸收波段透过率大于80%。吸收光谱和光致激发光谱(监测669 nm光)均显示,Cr∶Al₂O₃晶体在418及559 nm处有较强吸收带,分别对应Cr³⁺从⁴A₂至⁴     

Sb2O3掺杂对Pr6O11压敏电阻微结构和电学性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Sb2O3掺杂的Pr6O11压敏电阻,并利用现代分析测试技术对其微结构和电学性能进行了研究。样品的相结构比较简单,除了Pr6O11主相外,未发现明显的第二相。样品的相对密度及晶粒尺寸随着Sb2O3掺杂量的提高而降低。非线性系数、压敏电压和晶界电阻都呈现出先降低后增加的趋势,非线性系数最高可达134。分析表明,Sb掺杂不与Pr6O11发生固相反应,其高温分解所产生的蒸汽压会降低Pr6O11压敏电阻的相对密度、晶粒尺寸及势垒高度,电学性能的变化要归结于相对密度、晶粒尺寸及势垒高度的共同作用。     

光敏化La2O3/TiO2催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和水热法制备了La2O3/Ti O2复合物,将此种La2O3/Ti O2复合物利用叶绿素提取液浸泡后,制得了光敏化La2O3/Ti O2复合物,并采用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、比表面积测定仪和紫外-可见分光光度计等对样品进行了表征。结果表明:La2O3/Ti O2催化剂的颗粒粒径在3~10 nm之间,BET比表面积为173.53 m2/g,光敏化La2O3/Ti O2复合物具有较好的可见光响应性能。在可见光下研究了几种光催化剂对水中六价铬离子的光催化还原效果,光催化结果表明:以光敏化La2O3/Ti O2复合物为催化剂,在可见光下光催化还原含Cr6+废水180 min后,Cr6+脱除率达到78.7%。     

MgO-Al2O3-ZrO2复合粉的制备与表征

以Mg Cl2·6H2O,Al Cl3·6H2O和Zr OCl2·8H2O为原料,NH3·H2O为沉淀剂,采用溶胶-凝胶法制备了三种Mg O/Al2O3/Zr O2质量比分别为10.0/41.4/48.6、15.0/39.1/45.9、20.0/36.8/43的Mg O-Al2O3-Zr O2复合粉。借助X-ray荧光分析仪、同步热分析仪、X-ray衍射仪、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜对Mg O-Al2O3-Zr O2复合粉进行了表征。研究结果表明:Mg O-Al2O3-Zr O2复合粉前驱体的分解在600℃之前完成,之后随着温度升高,复合粉体析晶程度逐渐提高,在800℃的热处理温度下四方相少量析出,Mg O和Al2O3仍处于非晶相,此状态下的复合粉应具有较高的反应活性;制得的Mg O-Al2O3-Zr O2复合粉体化学成分均匀性好,粒径较细,且与氧化锆原料尺寸相匹配,可作为氧化锆质定径水口改性的添加剂。     

高硅低品质高岭土合成NaP型分子筛

以高硅含量的低品质高岭土为原料,在高温下碱熔活化,水热晶化合成了NaP型分子筛.实验探究了碱熔温度、晶化条件、老化条件对合成NaP分子筛的影响.采用XRD,SEM及BET对合成产物进行表征.结果表明:未外加硅源,600℃碱熔2h,n(Na2O)/n(SiO2)=1.6,n(H2O)/n(Na2O) =75,70℃老化lh,120℃水热晶化45 h可得到单一晶相NaP型分子筛,形貌为球状颗粒,比表面积为87.12m2/g.     

合成镁橄榄石的矿物学研究

人工合成的镁橄榄石具有优越的物理化学性能,使其在诸多领域得到应用,其中蓝紫色合成镁橄榄石被用作坦桑石的替代品进入珠宝市场,引起了珠宝行内外的广泛关注.本文通过X射线荧光光谱的定量分析和紫外-可见光吸收光谱的颜色成因分析,得出人工合成的蓝紫色镁橄榄石的主要成分为MgO和SiO2,并添加了致色金属元素钴和钒,组份相对简单,蓝紫色调的产生与钴离子有关;对合成橄榄石、天然橄榄石和坦桑石进行拉曼光谱(785nm)的定性分析,得到合成镁橄榄石与天然橄榄石都具有特征Si-O伸缩振动引起的拉曼位移820cm-1、853cm-1和961cm-1,而坦桑石中存在特征Si-O伸缩振动引起的拉曼位移866cm-1、923cm-1和1148cm-1,可有效鉴定该三种矿物.     

PEG聚合度对氧化铝造粒粉的性能影响

为制备适用于干压成型的氧化铝造粒粉,研究了PEG聚合度对氧化铝造粒粉微观形貌、流动性和松装密度的影响.结果表明PEG的聚合度对氧化铝浆料粘度影响显著,PEG2000-6000是较为理想的粘结剂选择,造粒粉的流动性与环境温度及湿度相关.采用正交实验设计,以造粒粉的流动性和松装密度为评价指标,对PEG聚合度、粘结剂添加量和固含量进行了优选,其影响顺序为PEG聚合度＞固含量＞粘结剂添加量.以优选参数PEG6000、添加量为4wt;、固含量为80wt;,制备了性能优良的氧化铝喷雾造粒粉.     

单分散二氧化硅微球的制备及表面化学修饰

采用St(o)ber法在醇-水混合体系中,以正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,在氨水催化作用下制备SiO2纳米微球,分析了不同浓度的氨水、TEOS、乙醇和温度对SiO2微球形貌及粒径的影响,并利用透射电镜对其形貌和粒径进行表征.最后引入具有疏水基团的十六烷基三甲氧基硅烷对SiO2微球表面进行修饰,并采用FT-IR和测量接触角对修饰的SiO2微球进行分析.结果表明:SiO2微球粒径随氨水浓度的增加而增大;随TEOS、乙醇浓度和温度的升高先增大后减小;并通过FT-IR和测量接触角证明疏水基团成功接枝到SiO2微球表面.     

氧化钇对氧化铝陶瓷致密化的影响

采用湿法球磨方法将不同含量氧化钇粉末添加到氧化铝粉末中,经冷等静压成型,1550℃常压烧结.通过研究发现,当氧化钇含量低于0.25wt;时,晶粒长大,存在封闭晶内气孔,相对密度变小,致密化程度低;当氧化钇含量介于0.25wt;～0.75wt;时,随着氧化钇含量增加,封闭气孔减少,晶粒减小,致密化程度增高;当氧化钇含量为1.0wt;时,在晶界生成第二相钇铝石榴石,相对密度较小,致密化程度降低.     

高铝陶瓷显微结构及制备工艺对金属化层性能影响的研究

通过配方及烧成工艺的改变,得到两种不同显微结构的高铝陶瓷材料,其一为晶粒大小均匀,边界清晰,晶粒堆砌结构;其二为晶粒大小不一,晶粒边界不清,甚至晶粒被包裹在玻璃相中,形成玻璃相堆积结构.测定了材料的抗折强度、体积电阻率、抗击穿强度、比重、金属化层抗张强度和气密性.分析了两种显微结构的成因及不同微观结构对陶瓷材料性能和金属化层性能的影响.实验证明:采用微粉氧化铝配料,利于获得金属化性能优良的细晶结构的高铝陶瓷材料;用粗粉氧化铝配料,并加人复合的添加剂,也可以获得细小晶粒堆砌结构的高铝陶瓷材料,这类结构高铝陶瓷材料的金属化层性能好.     

纳米SiO2对可水合氧化铝水化行为及流变性的影响

研究了纳米SiO2对可水合氧化铝水化行为的影响以及纳米SiO2与可水合氧化铝混合料浆的流变性.利用XRD和SEM,研究了水化产物的物相组成和形貌特征,并利用Zeta电位仪与流变仪,测试了纳米SiO2-可水合氧化铝料浆的表面电位与流变行为.结果表明:纳米SiO2的添加减缓了可水合氧化铝的水化速度,其原因是纳米SiO2在可水合氧化铝颗粒表面形成包覆层阻碍了其与水的直接接触,从而降低了可水合氧化铝的水化速率;在碱性条件下,纳米SiO2的添加使可水合氧化铝料浆具有良好的分散性,降低了料浆的触变性,使料浆呈现剪切变稀行为.     

具有碳化硅纳米线编织结构的氧化铝泡沫陶瓷的制备及性能研究

本文利用简单、高效的浆料直接发泡法制备气孔率高达96%的Al₂O₃/Si泡沫陶瓷,并选用简便、易行的焦炭埋烧工艺在Al₂O₃/Si泡沫陶瓷坯体中生长出大量SiC纳米线。通过控制烧结温度来观察分析SiC纳米线的生长形貌变化。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪、BET比表面积测试仪、电子万能试验机等对泡沫陶瓷的微观结构、物相组成、比表面积、气孔率、抗压强度、热导率进行分析与表征。结果表明,1 450 ℃烧结时得到的SiC纳米线最多,纳米线在泡沫陶瓷孔壁交织缠绕。同时观察到SiC纳米线的存在改变了氧化铝泡沫陶瓷固有的脆性断裂模式,SiC纳米线可有效促进泡沫陶瓷在压缩过程中的裂纹偏转。本实验制备了一种新型的纳米线缠绕在孔壁上的三维网络结构的泡沫陶瓷,为在泡沫陶瓷内部原位生长SiC纳米线提供了新的方法,更好地拓展了泡沫陶瓷在环境过滤、催化剂载体等领域中的应用。     

酰胺功能化修饰琼脂糖/硅胶复合材料的制备及吸附性能研究

采用溶胶-凝胶法,以氧化琼脂糖和四甲氧基硅烷为前驱体,通过水解、缩聚反应制得琼脂糖/硅胶复合材料,进一步利用开环、"巯-烯"点击和酰胺化反应对复合材料实现酰胺基团功能化修饰.借助红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备复合材料进行结构、组成和微观形貌表征.以制备的酰胺功能化修饰琼脂糖/硅胶复合材料为吸附剂,探讨其对莱克多巴胺的吸附过程,实验考察了溶剂、吸附时间、莱克多巴胺的初始浓度等对吸附的影响.结果表明:经过修饰反应酰胺基团成功接枝到琼脂糖/硅胶复合材料,该材料颗粒呈球形,粒径在2～3μm之间;复合材料对莱克多巴胺表现出良好的吸附性能,吸附过程50 min达到平衡,适合准二级动力学特征,属化学吸附,吸附等温线符合Freundlich模型;复合材料经过6次吸附解析,再生后对莱克多巴胺的吸附率仅有小幅下降,表明具有较好的循环再生吸附能力.