纳米技术在耐火材料中的应用研究

简要介绍几种无机纳米材料前驱体及粉体的制备,详细介绍了纳米前驱体及粉体在纳米复合耐火材料制备过程中的应用。初步研究表明,将纳米粉体或其前驱体引入耐火材料中,既可起到更紧密的充填作用,又能起到促进烧结、改变内部结构的作用,还能提高反应活性和催化作用,可进一步提升耐火材料的性能。

气幕挡墙技术优化多流中间包数模研究

采用数学模拟方法,依据某无缝钢厂实际六流中间包操作工艺参数,应用欧拉两流体模型、多孔介质模型、欧拉-拉格朗日随机轨道模型及Monte-Carlo法,引入气泡吸附模型,研究了气幕挡墙技术对中间包内钢液流动特性及夹杂物去除率的影响。结果表明,采用气幕挡墙技术,对于改善钢液流动状态、均衡各出口停留时间、延长钢液平均停留时间、降低死区体积、提高夹杂物去除率和实现多流超纯净钢冶炼效果显著。

我国钢包新材料的展望

针对我国钢包耐火材料的使用现状，系统阐述钢包内衬材料的原料组成设计、生产工艺要点、性能及存在问题。结合我国国情，提出了能适应时代发展要求的新型优质钢包内衬材料的设想。

硅铝凝胶粉结合SiAlON增强A1_2O_3-SiC-C浇注料

以电熔致密刚玉和碳化硅为骨料,硅铝凝胶粉、氮化硅粉、硅粉为细粉,制成SiAlON增强Al2O3-SiC-C浇注料,研究了硅铝凝胶粉的加入量分别为1%、3%、5%(质量分数,下同)时对此浇注料的烧结性能、力学性能的影响。结果表明:采用硅铝凝胶粉取代纯铝酸钙水泥作结合剂,可使SiAlON增强Al2O3-SiC-C浇注料在经中温、高温热处理后的常温抗折强度及耐压强度较大提高,中温、高温强度提高幅度更大。另外,随着硅铝凝胶粉加入量的增加,浇注料的常温及高温强度呈先增大而后减小的趋势。由X射线衍射和扫描电镜分析结果可知,硅铝凝胶粉的加入既有利于降低βSiAlON的生成温度,又可以减少材料中的低熔物质。分布均匀、发育良好的粒状βSiAlON的形成是SiAlON增强Al2O3-SiC-C浇注料较水泥结合浇注料强度高的根本原因。

ZrB_2系陶瓷材料的研究进展

主要对硼化锆的基本性质、粉体的制备、致密体的烧结及其复合陶瓷材料等方面做了较为详细的概述,并对当前硼化锆陶瓷的研究所存在的问题,如高温氧化、强度等提出几点可能的解决办法。

超疏水性涂层的研究进展

简述了超疏水性表面的基本原理,分别从低表面能材料和涂层表面微细粗糙结构的构建两个方面,对超疏水性涂层的制备技术和最新成果进行了概括,并展望了其应用前景。

微乳液法合成透明的纳米级苯-丙微乳液

采用自制的属于Gemini型的特殊表面活性剂KD-1用于苯-丙微乳液的聚合研究,结果表明,只需用0.95%～1.60%的单一阴离子型乳化剂KD-1就可得到较高固含量(30%～50%)的透明的纳米级苯-丙微乳液,并保持微胶乳平均粒径40nm～60nm。较之常规苯-丙乳液,粒径小,最低成膜温度(MFT)有所降低,而玻璃化温度有所提高。

催化剂结构与形态对碳纳米管生长的影响

采用溶胶-凝胶超临界流体干燥技术制备了含铁、钴的纳米SiO2复合气凝胶催化剂,用于碳纳米管和纳米碳包覆磁性纳米粒子的合成。利用N2物理吸附、XRD、TEM、HRTEM、EDS、SAED等手段对催化剂在不同温度下处理后晶型的转变、形态的变化进行了分析,并考察了催化剂对碳纳米管形貌、结构和碳增重率的变化。结果表明:随着处理温度从600℃升高到1000℃,催化剂比表面积从312.4m2 g降低到79.6m2 g,催化剂粒子从非晶态向晶态转变,粒径从5nm增大至60nm左右,碳的增重率从254.8%下降41.5%。采用低温处理的催化剂,碳产物中以碳纳米管为主,而采用较高温度处理后的催化剂,碳产物中则以碳包覆粒子为主,且随处理温度的升高碳包覆粒子的含量逐渐增加。

Al_2O_3-SiO_2纳米复合粉体材料的超临界制备及其性能

采用sol gel法和超临界流体干燥技术合成了Al2 O3-SiO2 纳米复合粉 ,并研究了该复合粉经不同温度处理后的显微结构形貌、比表面积、孔容分布、物相变化及分形维数等的变化规律。结果表明 :热处理温度直接影响粉体的显微结构特征 ,并决定其比表面积、孔容和分形维数 ;该复合粉体材料的莫来石化温度为 10 15℃左右。

在硫酸钠熔盐中合成莫来石的热力学研究

以硫酸铝和二氧化硅为原料,以硫酸钠为介质合成莫来石粉体。利用差示扫描量热法研究了合成过程中的热量变化。由理论数据与实验数据分别经过计算得到的反应热变化基本一致,从而确定了合成反应的温度范围应在950～1000℃之间。利用X射线衍射仪和场致发射扫描电子显微镜等手段对合成粉体的相组成、结构和形貌进行了研究。结果表明:在1000℃保温3h合成的莫来石粉体基本无其他相存在,其粉体呈针状晶须,直径约50～100nm,长度约3～8μm。该方法工艺简单,合成温度较其它方法低200～400℃。

包覆纳米镍粒子的碳纳米管磁性研究(英文)

通过溶胶 -凝胶超临界干燥技术制备出NiO SiO2 比为 1.2的二元气凝胶纳米催化剂 ,并以气凝胶为催化剂通过化学气相热解法合成了碳纳米管 ;碳纳米管的合成是在石英管式炉中完成。将催化剂置于石英舟中 ,在流动氮气中将管式炉加热至所需的温度 ,然后通入甲烷、氢气混合气体 ,热解反应 30min～ 6 0min后形成碳纳米管。反应结束后 ,生成的碳纳米管在氮气氛中冷却至室温。采用XRD、SEM、TEM、HRTEM、Raman分析手段对制得的碳纳米管进行了表征 ,并测定其磁化系数。结果表明 :裂解产物主要由碳纳米管和纳米镍粒子组成 ,且纳米镍粒子包覆于碳纳米管的顶端。这种包覆纳米镍粒子的碳纳米管的比饱和磁化强度和矫顽力分别为 0 .6 6A·m2 ·kg- 1 和2 0 15 7A·m- 1 。

底吹氩中间包钢液流动特性的数值模拟研究

根据某厂实际中间包的操作工艺参数，采用欧拉两流体模型以及多孔介质模型，用数值模拟法研究了同时采用湍流控制器和气幕挡墙技术，中间包内气幕挡墙的位置及吹气量对中间包内钢液流动特性的影响。结果表明，采用气幕挡墙技术，吹气量及吹气位置对钢液流场及RTD曲线影响较大，吹气位置靠近人口或出口都不利于中间包钢液流动特性的改善，吹气量太大易引起表面卷渣现象，吹气量太小，不能形成有效的气幕挡墙。气幕挡墙距离人口1200～2000mm，且吹气量为0．90m^3／h时，可以有效延长钢液的停留时间，减小死区体积，有利于夹杂物的上浮去除。

共沉淀-真空冷冻干燥法制备纳米MgAl_2O_4粉体

以硝酸镁和硝酸铝为主要原料,NH3·H2O为沉淀剂,用均相混合物共沉淀法制得镁铝混合均匀的溶胶,再用真空冷冻干燥(VFD)方法在-50℃,13.3Pa的真空度下制得MgAl2O4的前驱体粉体。用TG-DSC、XRD、TEM及Autosorb-1-M等仪器研究了热处理温度及反应体系的pH值对镁铝均匀混合纳米粉体材料的物相转变、显微形貌、表面性能等的影响。研究表明:控制溶液的pH值在9.0附近,采用共沉淀-真空冷冻干燥方法,可制得粒径小、比表面积大的MgO-Al2O3二元混合纳米粉体,且其起始尖晶石化温度在600℃,经过1000℃2h处理后,已全部转变成粒径为50nm左右的纳米尖晶石,比传统制备镁铝尖晶石的温度低500～600℃。

表面包覆Al(OH)_3改性石墨的研究

采用异相成核法在天然鳞片石墨水悬浮液中 ,使硫酸铝水解 ,在石墨表面包覆一层Al(OH) 3对石墨进行表面改性处理。介绍了包覆条件对石墨表面改性的影响 ,对改性后的石墨进行了形貌观察、接触角测定、差热 -热重分析。研究结果表明 :在适当的条件下 ,可在石墨表面形成Al(OH) 3包覆层 ,pH值为 4 .0时 ,包覆效果最好 ;

纳米莫来石粉体的合成及其表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,采用溶胶-凝胶-超临界流体干燥技术(sol—gel—supercritical fluid drying)制备了n(Al2O3):n(SiO2)为3:2的Al2O3-SiO2二元纳米气凝胶,通过中温煅烧,获得了纳米级莫来石粉体。用热重-差示扫描热量计(TG—DSC)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及物理吸附分析仪等手段研究了经不同温度处理后样品的显微形貌、比表面积、微孔孔容分布及物相变化等规律。TG—DSC分析表明:在煅烧过程中,气凝胶的大部分质量损失(15.98％)在700℃左右已完成,在DSC曲线上450℃和1 105℃时存在2个因结构重整晶化的放热峰和850℃时存在1个非晶化的吸热峰;借助于TG—DSC,XRD和TEM分析手段,可以确定在纳米Al2O3-SiO2二元材料内,在1 015℃左右开始形成莫来石,在1 100～1 200℃期间就已完全转变成莫来石,1 200℃可得晶粒发育良好的纳米莫来石粉体;TEM和物理吸附分析仪测试结果表明:1 100℃和1 200℃所得纳米莫来石的微粒大小分别为30 nm和50 nm左右,比表面积分别为138.91 m2/g和95.81m2/g。

聚合物基有机-无机杂化材料的制备研究

介绍制备聚合物基有机-无机杂化材料的成键方式及制备的主要方法、原理及其特点,包括溶胶-凝胶法、插层复合法、共混法、原位聚合法、纳米微粒原位生成法和微乳液法等,并对有机-无机杂化材料今后的发展作了展望。

纳米Al_2O_3和SiO_2对刚玉质耐火材料烧结与力学性能的影响

在普通的刚玉质耐火材料中分别加入少量纳米Al2 O3和SiO2 ,研究了这两种纳米材料对经不同温度烧成后刚玉质耐火材料烧结与力学性能的影响。结果发现 :这两种纳米材料均能使刚玉制品的烧成温度降低 1 0 0～ 2 0 0℃ ,并在相同烧成条件下能使试样的常温抗折强度和耐压强度提高1～ 2倍。

聚丙烯酸酯/TiO_2-SiO_2纳米杂化材料的制备与表征

用原位复合、溶胶-凝胶法制取热固性聚丙烯酸酯基纳米SiO2包覆TiO2的有机-无机纳米杂化材料,通过红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDAX)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等对材料的结构和性能进行了表征,通过实验证明了纳米TiO2-SiO2复合物对紫外线有很好的吸收性能,应用到丙烯酸树脂材料中具有很好的紫外线屏蔽效果。