Progress in Research on Nanometer Al_2O_3 Fabricated by Sol-Gel Method

Nanometer Al_2O_3 is one of new types of functional materials with broad application and development prospects in the future. The basic principle and ways of nanometer Al_2O_3 fabricated using sol-gel technique were introduced, and the factors affecting nanometer Al_2O_3 fabricated using sol-gel method were analyzed. The progress in research on nanometer Al_2O_3 and the application fields of nanometer Al_2O_3 were reviewed. The existing problems and the problems prospect for nanometer Al_2O_3 were pointed out.

铀对α-Al_(2)O_(3)中氢与本征点缺陷相互作用的影响

在长期高温服役过程中,铀床的氚渗透泄露问题是聚变堆涉氚系统中需要关注的焦点之一,而一种行之有效的解决思路是在内壁制备阻氚涂层.然而,服役过程中通过热扩散渗入涂层内部的铀可能在阻氚涂层氢行为中起作用,进而影响其服役可靠性.基于此,采用第一性原理计算方法,研究了铀对α-Al_(2)O_(3)中氢与本征点缺陷相互作用的影响.结果发现,铀对α-Al_(2)O_(3)中空位型本征点缺陷及氢相关缺陷的存在形式、电荷态及相对稳定性有重要影响.从形成能观点来看,铀对α-Al_(2)O_(3)中空位型本征点缺陷及氢相关缺陷的形成有利,且α-Al_(2)O_(3)中空位型点缺陷对氢的捕陷能力因铀的引入显著增加.研究结果对α-Al_(2)O_(3)基内壁阻氚涂层在氚工艺系统铀床中应用的可靠性评估具有重要的指导意义.

复合载体TiO_2-Al_2O_3的制备及其对Ni-Mo-S负载型催化剂加氢脱氧性能的影响

采用共沉淀法制备出复合载体TiO2-Al2O3,用N2-吸附、XRD和吡啶吸附红外光谱等手段进行表征。采用原位硫化法制备Ni-Mo-S/TiO2-Al2O3负载型催化剂,以苯酚为模型化合物研究其加氢脱氧催化性能。主要研究铝源和沉淀剂对TiO2-Al2O3复合载体性能的影响以及其作为载体对Ni-Mo-S/TiO2-Al2O3催化苯酚加氢脱氧反应的影响。结果表明,以氯化铝为铝源制备的复合载体具有较大的孔容和孔径,孔容达1.12 cm3/g,孔径达18.0 nm;以硫酸铝为铝源和以碳酸氢铵为沉淀剂制备的复合载体具有较大的比表面积,高达295 m2/g;氨水沉淀制备的复合载体具有较多的L酸;以硫酸铝为铝源制备的复合载体形成少量的B酸。TiO2-Al2O3作为载体影响Ni-Mo-S/TiO2-Al2O3负载型催化剂加氢脱氧性能的主要因素是载体的酸性和载体的比表面积。在300℃,4.0 MPa条件下Ni-Mo-S/TiO2-Al2O3催化苯酚的转化率达81.9%,产物中无氧化合物的总选择性达100%,脱氧率达79.4%。

纳米Al_2O_3改性PVDF超滤膜的制备及其抗污染性

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的水通量和抗污染性能,以无机纳米氧化铝粒子作为添加剂与PVDF共混,采用相转换法流延成膜.用接触角测定仪测得膜与水的接触角用以表征膜的亲水性的变化;用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察膜的表面孔分布和断面孔的结构及纳米颗粒在膜中的分散情况;采用万能电子试验机(W-56)强度测定仪测定膜的机械性能;利用杯试超滤装置对改性膜的抗污染性能进行研究,并对污染膜上的污染物进行了气相色谱和质谱分析.结果表明,纳米Al2O3的加入量(质量百分比)为2%时,改性膜具有较好的水通量、强度和抗污染性能;纳米Al2O3的加入没有改变膜的微观结构.改性膜在保持PVDF有机膜原有特性的基础上,通过改善PVDF膜的表面亲水性而使其通量和抗污染性能得到增强.

Al_2O_3含量对碳纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用造纸工艺制备出4种不同Al2O3含量的碳纤维增强纸基摩擦材料。通过液体渗透法测试了摩擦材料的孔隙率。利用扫描电镜和金相显微镜观察试样形貌。通过惯量试验机研究了Al2O3含量对碳纤维增强纸基摩擦材料湿态摩擦磨损性能的影响。结果表明:碳纤维在树脂基体中均匀分散,形成了大小不一的贯穿性孔隙;Al2O3含量对摩擦材料的孔隙率影响较小;随着Al2O3含量的增大,摩擦力矩曲线趋于平稳,摩擦因数升高,磨损率增大。

Al_2O_3陶瓷材料应变率相关的动态本构关系研究

采用改进的SHPB实验方法对Al2O3陶瓷的动态力学性能进行了研究,得到了材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线。结果表明,Al2O3陶瓷为弹脆性材料,其动态应力应变呈非线性关系,在较高的应变率范围内,陶瓷材料的动态应力应变关系是应变率相关的;材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变值随应变率的增大而增大。基于损伤力学的基本理论,给出了Al2O3陶瓷的一维损伤型线性弹脆性本构模型。根据SHPB实验结果确定模型中的参数,得到了Al2O3陶瓷应变率相关的损伤型动态本构方程。

MgO和烧结温度对Al_2O_3陶瓷致密化过程的影响

以高纯α-Al_2O_3粉体为原料,MgO为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备氧化铝陶瓷。研究了MgO添加量和烧结温度对氧化铝陶瓷致密化过程及显微结构的影响,并分析了烧结过程中气孔的扩散与演变。结果表明:添加适量MgO可以降低氧化铝陶瓷的烧结温度,抑制晶粒长大,提高致密度,0.25%(质量分数)是MgO的最佳添加量;随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,气孔率降低,1 550℃为最佳烧结温度;在此条件下获得的微米晶氧化铝陶瓷,其相对密度达到99.96%,平均晶粒尺寸约为3μm,且晶粒大小均匀,几乎无异常长大现象。

纳米γ-Al_2O_3的制备及其对铅(Ⅱ)镉(Ⅱ)铬(Ⅵ)的吸附性能

采用溶胶 凝胶法合成纳米γ Al2 O3 ,以透射电镜 (TEM )、X射线衍射 (XRD)、比表面积测定 (BET)等技术对所得的纳米γ Al2 O3 进行了表征。表明纳米粒子的直径在 30 70nm ,并利用Zetaplus电位仪测定了其等电点。考察了纳米γ Al2 O3 材料在静态吸附条件下对Pb(Ⅱ )、Cd (Ⅱ )、Cr(Ⅵ )金属离子的吸附性能。结果表明 ,在 pH值为 6 7条件下 ,对金属离子Pb(Ⅱ )、Cd (Ⅱ )、Cr(Ⅵ )有强烈的吸附能力 ,且符合Freundlich吸附方程。吸附于纳米γ Al2 O3 上的金属离子可用 0 1mol/LHCl溶液进行解脱 ,再生后的纳米γ Al2 O3

氮化硅铁在Al_2O_3-SiC-C质铁沟浇注料中的防氧化行为

将Al_2O_3-SiC-C系铁沟浇注料及分别添加 8% (质量分数)氮化硅、氮化硅铁的浇注料试样在空气中进行 1500℃ 3h热处理后,分别对氧化层进行形貌(SEM)及能谱分析(EDS),并结合热力学分析了氮化硅铁的防氧化行为:高温氧化气氛下,表面氮化硅铁中的Si3N4首先氧化生成SiO2,构成氧化层的主体;随着铁相材料的氧化,形成的氧化铁不但降低了氧化层的熔点,而且降低了熔体的粘度,增进熔体在材料表面上的润湿性及流动性,形成覆盖于材料表面的氧化层而阻止碳素氧化,使其具有比纯氮化硅更好的防氧化性能;另外,由于氮化硅铁在Al2O3 -SiC-C系材料中加入量少,而且试样内部的铁不是以氧化铁形式存在的,故对材料高温使用性能的影响不大。

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能。研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成。基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面。添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加。在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损。

还原温度对纳米FeCo/Al_2O_3复合薄膜结构和磁性的影响

采用溶胶–凝胶旋涂法和H2还原工艺制备了纳米FeCo/Al2O3复合薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜及振动样品磁强计研究了还原温度对薄膜结构、表面形貌和磁性的影响。结果表明,随着还原温度的升高,薄膜中FeCo的晶粒尺寸和晶格常数变大,薄膜的饱和磁化强度(Ms)也同时增大,其矫顽力(Hc)则先增大,后减小。薄膜Ms的变化与FeCo晶粒的尺寸和表面效应有关,Hc的变化则来源于FeCo的单畴结构并受磁各向异性影响。还原温度为900℃的薄膜表现出较好的软磁特性,其Ms及Hc分别为436.7 kA.m–1和34.6 kA.m–1。

CeO_2和ZrO_2添加剂对高能球磨Al_2O_3组织和热稳定性的影响

运用XRD、SEM等方法研究了Al2O3在高能球磨过程中的相结构转变及其耐热性能,研究了CeO2和ZrO2添加剂对Al2O3高能球磨和焙烧过程中的组织和热稳定性的影响。结果表明,随着球磨时间的延长,Al2O3粉末不断被细化,同时也发生了部分γ-Al2O3→α-Al2O3的转变;而且,经30h球磨的Al2O3在850℃下退火处理后就全部转变成α相。然而,当添加一定量的CeO2和ZrO2后,在球磨过程中γ-Al2O3→α-Al2O3的转变得到了有效的抑制,Al2O3在焙烧过程中的相变温度也提高到了1000℃以上,即CeO2和ZrO2的添加提高了γ-Al2O3的热稳定性。

Al_2O_3纳米粒子增强锌铝基耐蚀涂层的制备及性能研究

为解决锌铝基耐蚀涂层在高速、强摩擦等特殊服役条件下的使用问题,将A l2O3纳米粒子添加到锌铝基耐蚀涂层中进行改性,以提高涂层的硬度和耐蚀性。研究了A l2O3纳米粒子及其添加量对涂层硬度、摩擦系数、附着强度、耐冲击性能和耐腐蚀性能的影响,并对涂层的微观组织和成分进行了分析。结果表明,添加A l2O3纳米粒子可显著提高锌铝基耐蚀涂层的硬度和耐蚀性能,降低摩擦系数,且对涂层的附着强度和耐冲击性能无负面影响。A l2O3纳米粒子在涂层中的均匀分散是获得涂层优异综合性能的必要条件。

Al_2O_3／Al Lanxide材料的组成和显微结构的研究

通过Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）和光学显微镜分析了ＡＩ－Ｍｇ－Ｓｉ合金直接氧化形成的Ａｌ２Ｏ３／ＡｌＬａｎｘｉｄｅ材料的组成和显微结构，并探讨了它们与母合金组成及氧化生长方式的关系。

载流条件下黄铜/Al_2O_3/Cu复合材料摩擦副的摩擦磨损性能

采用内氧化法制备了Al2O3/Cu复合材料,以该复合材料为销试样,黄铜(H62)为盘试样进行载流条件下的干滑动摩擦磨损试验,并对销试样摩擦表面进行微观形貌分析。结果表明:磨损率随着电流、速度和载荷的增大而增加,摩擦因数随着电流的增大而增加,随着速度和载荷的增大而减小;电流较小时摩擦表面具有磨粒磨损和粘着磨损的共同特征,电流较大时以粘着磨损为主;在试验条件下,Al2O3/Cu复合材料的抗摩擦磨损性能显著优越于紫铜。

纳米α-Al_2O_3粉体的制备与表征

以硫酸铝铵为原料,可溶性淀粉为分散剂,分别利用固相法和湿化学法制备了纳米α Al2O3粉体。产品经超声波处理后,X 射线衍射实验证明为α相,用透射电子显微镜(TEM)测得粉体呈球形,粒径为20nm～30nm。利用大分子链的空间位阻效应,高分子网络的阻融作用,以及固体分散剂的物理分散作用,克服了粉末的粘连与团聚。

Al_2O_3颗粒强化Ni_3Al合金的机械合金化合成及烧结

利用机械合金化方法合成了Ni3Al金属间化合物和Al2O3混合粉末,并用放电等离子烧结技术,将Ni3Al/Al2O3混合粉末烧结成块状烧结体。研究了烧结体的显微组织和力学性能。X射线检测表明:Ni粉和Al粉在高能球磨机中球磨5h,即可转变为Ni3Al金属间化合物。采用放电等离子烧结技术在1000℃保温3min,就可以烧结成相对密度约为99%的较致密的复合材料烧结体。

Al_2O_3纳米线的电化学法制备及形成机理分析

通过对纯铝板电化学阳极氧化及腐蚀液处理,在一定的条件下制备出了排布有序的Al_2O_3纳米线,采用SEM、EDS、IR手段对纳米线微观形貌和组成进行了表征.实验结果表明:多孔Al_2O_3薄膜经腐蚀后形成纳米线,在铝基板上呈六角形排布,组成为纯Al_2O_3,直径随电氧化温度、槽电压的升高和腐蚀处理时间的延长减小,直径范围为16～60nm,长径比较大.在实验的基础上,提出了有序排布Al_2O_3纳米线的形成机理.

Fe/Al_2O_3/石蜡复合材料的制备及微波吸收性能研究

为了改善Fe粉的微波吸收性能,采用sol-gel法与H_2还原法制备了w(Al_2O_3)为0.5%~5.0%的Fe/Al_2O_3复合粉。利用SEM和激光粒度分析仪分析了所制粉末的形貌与粒度分布;并将所制复合粉末与石蜡按质量比80:20制成Fe/Al_2O_3/石蜡复合材料,研究w(Al_2O_3)对复合材料微波吸收性能的影响。结果表明:Fe/Al_2O_3复合粉的外形呈片状与针状,其粒度分布很宽。当w(Al_2O_3)由0增加到5.0%时,复合材料的复介电常数实部ε′从11增加至21;复磁导率虚部μ″呈多模共振的曲线形式;w(Al_2O_3)为2.0%,厚为2mm的Fe/Al_2O_3/石蜡复合材料的–5dB反射损失R频宽为4.6GHz。

济钢1750m^3高炉高Al_2O_3炉渣性能研究与冶炼实践

根据对高Al_2O_3(20%)炉渣性能的实验室研究结果分析,得出通过控制二元炉渣碱度1.15～1.20、四元炉渣碱度0.95～1.05,控制MgO含量10.0%～11.5%,渣温1 500～1 510℃,可以有效改善炉渣流动性,提高透气性指数和高炉稳定性。并提出了配入蛇纹石、上下部调剂、控制入炉原燃料等适合高Al_2O_3炉渣冶炼的措施,保证了高炉稳定顺行,提高了技术经济指标。