水泥基功能复合材料研究进展及应用

介绍了国内外水泥基功能复合材料的研究进展及应用 ,重点对几种重要的水泥基功能复合材料 ,如导电、压电、介电、磁性、屏蔽等材料的组成、特性、工艺及发展状况进行了综述。

硫铝酸盐水泥基防渗堵漏材料凝结时间调控机制的研究

通过硫酸铝对硫铝酸盐水泥基防渗堵漏材料凝结时间影响的试验研究,在硫铝酸盐熟料中加入适量的硫酸铝能改变硫铝酸盐水泥熟料的早期水化进程,从而缩短水泥浆体的凝结时间。运用水化理论、双电层理论等分析了凝结时间变化的原因,得出了通过改变熟料颗粒水化环境和颗粒的双电层结构可以调控硫铝酸盐水泥基防渗堵漏材料凝结时间机制的结论。

0-3型压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的介电性能和压电性能

用压制成型法,以水泥为基体,铌镁锆钛酸铅(leadmagnesiumniobateleadzirconateleadtitanate,PMN)陶瓷颗粒为功能体制备了水泥基压电复合材料。分析讨论了复合材料的压电性能和介电性能。研究了水泥水化龄期对复合材料压电性能的影响,并对其机理进行了初探。结果表明:随着PMN含量的增加,压电复合材料的压电应变常数d33和介电常数均增大;不像压电陶瓷或压电复合材料的压电性能随时间的延长而减弱,水泥基压电复合材料的压电性则是随着水泥水化龄期的延长而增加,当到达一定龄期后,压电性能趋于稳定。

0-3型压电陶瓷-硫铝酸盐水泥复合材料的压电性能

采用压制成型法,以快硬硫铝酸盐水泥为基体制备了水泥基压电复合材料。分析讨论了极化工艺条件和PZT含量对水泥基压电复合材料压电性的影响。结果表明,较高的极化电场强度和较长的极化时间均有利于压电性能的提高,但当极化电场强度和极化时间达到4.0kV/mm和45min后,压电应变常数d33趋于稳定;随着PZT含量的增加,硫铝酸盐水泥基压电复合材料的压电应变常数d33、压电电压常数g33和机电耦合系数KP、Kt均显著增大。当PZT质量分数达到85%时,KP和Kt可达28.54%和28.19%。

环境湿度对1–3型水泥基压电复合材料性能的影响

用切割–填充法,以硫铝酸盐水泥为基体,铌镁锆钛酸铅[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3·PbTiO3·PbZrO3](PMN)为压电功能体制备了1–3型硫铝酸盐水泥基压电复合材料。研究了环境湿度对1–3型水泥基压电复合材料的压电性能和介电性能的影响。结果表明:随着相对湿度的增大,压电电压常数g33与机械品质因数Qm呈非线性减小。湿度对压电应变常数d33以及机电耦合系数Kp和Kt的影响较小。在低频和高频段,当相对湿度低于85%时,介电常数εr基本不受湿度的影响,表现出良好的介频稳定性。

碳纤维水泥基机敏复合材料研究进展

综述了碳纤维水泥基复合材料(CFRC)的压敏性、Seeback效应、温阻效应、焦耳效应和电磁屏蔽效应等机敏特性及其相应机理,并对各种机敏特性在工程中的应用做了概述。

0-3型压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的介电性及压电性

以硫铝酸盐水泥为基体,铌镁锆钛酸铅(PMN)陶瓷颗粒为功能体制备了水泥基压电复合材料.重点讨论了复合材料的介电性能和压电性能.结果表明:水泥基压电复合材料的介电温谱在-30℃～150℃范围内较平坦,表现出优良的介电温度稳定性,而介电损耗随着温度的升高而增加;水泥基压电复合材料的压电应变常数和介电常数均随着PMN含量的增加而增大.

压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的压电性及介电性

采用水泥作为压电复合材料的基体,可有效解决机敏材料与混凝土母体结构材料之间的相容性问题。用压制法制备了铌锂锆钛酸铅[0.08Pb(Li1/4Nb3/4)O3·0.47PbTiO3·0.45PbZrO3,简称P(ZTNL)]/硫铝酸盐水泥复合材料,分析讨论了P(ZTNL)颗粒粒度和含量对水泥基压电复合材料的压电性和介电性的影响。结果表明:随着P(ZTNL)粒度的增大,复合材料的压电性和介电性均随之增大,但机电耦合系数则减小,当达到一定值后,机电耦合系数趋于稳定。综合分析表明,在所研究的材料中P(ZTNL)粒度应为100μm左右为宜。随着P(ZTNL)含量的增加,压电复合材料的压电常数和介电常数均增大,而介电损耗则减小,只有当P(ZTNL)质量分数超过70%时,水泥基压电复合材料才显示出较好的压电性能。P(ZTNL)的质量分数为85%时,压电复合材料的平面机电耦合系数KP和厚度伸缩机电偶合系数Kt分别为28.54%和28.19%。在-30～100℃范围内,水泥基压电复合材料的介电常数几乎不变,表现出优良的介电稳定性。

碳纤维硫铝酸盐水泥基机敏复合材料

采用压制成型方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料(Carbon Fiber Reinforced SulphoaluminateCement,简称CFRS)。用XRD和孔结构分析仪对复合材料的物相和孔径与孔体积的关系进行了分析,研究了不同碳纤维掺量对复合材料在单调压应力和循环压应力下的机敏性能的影响。XRD和孔结构分析研究结果表明,压制成形的试样水化14天硫铝酸盐水泥水化仍不完全,试样结构致密,孔隙率较小,孔径基本小于0.9μm;单调压应力下机敏测试性能表明,碳纤维掺量为0.3%和0.5%的CFRS试样电容变化率与压应力近似成线性关系,机敏性能较好;循环压应力下碳纤维掺量为0.7%的CFRS试样电容变化率与循环压应力成一一对应关系,表现出较好的机敏特性。

水玻璃对地聚物胶凝材料性能影响的研究

地聚物胶凝材料具有早期性能好、体积稳定性好、耐久性好等优良性能,是一种"绿色环保"的新型胶凝材料,将成为21世纪重要的生态建筑材料。文章研究了水玻璃模数、煅烧温度、碱含量等因素对该胶凝材料性能的影响规律,采用X射线衍射仪分析了高岭土热处理后的主要矿物。结果表明:试验用的王村高岭土经800～900℃煅烧2h活性最好,制得的胶凝材料28d抗压强度达到740MPa;水玻璃模数为1.3、碱含量(质量分数)为6%～8%时,胶凝材料各龄期的抗压强度均较高、凝结时间正常,且具有优越的抗酸、抗硫酸盐及海水侵蚀能力和耐高温性。

B_4C对铜基复合材料的力学性能与抗氧化性的影响

用粉末冶金的方法制备了含B4C的铜基复合材料,并研究了B4C加入量及其颗粒粗细对其力学性能与抗氧化性的影响。结果表明,加入B4C的含量(质量分数,下同)≤3%时,可提高材料的硬度、耐磨性,但影响材料的抗氧化性,加入B4C≤2%时,对抗氧化性的影响较小。所以B4C的加入量为2%时,对材料的整体性能影响最佳。B4C颗粒越细,材料的硬度越大,耐磨性越好,抗氧化能力越好。

水泥基压电复合材料的制备及极化工艺研究

采用压制成型法,首次以快硬早强的硫铝酸盐水泥为基体制备了水泥基压电复合材料。详细阐述了水泥基压电复合材料的制备过程;通过实验确定了适宜的极化条件,分析讨论了极化过程中出现漏电流的原因,并提出了一些初步的解决途径。结果表明,对硫铝酸盐水泥基压电复合材料来说,适宜的极化工艺参数:极化电场强度为4kV/mm,极化时间为45min,极化温度应低于130°C。

0-3型压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的介电频率特性和铁电特性

以硫铝酸盐水泥为基体，铌锂锆钛酸铅[0．08Pb（Li1/4 Nb3/4）O3·0．47PbTiO3·0．45PbZrO2]（简称PLN）压电陶瓷颗粒为功能体制备了0-3型水泥基压电复合材料。利用x射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对水泥基压电复合材料的相组成和显微结构进行了分析和观察，重点研究了水泥基压电复合材料的介电频率特性和铁电特性。结果表明，压电陶瓷颗粒与硫铝酸盐水泥的水化产物结合良好；随着PLN含量的增加，复合材料的介电常数εr、剩余极化强度Pr和矫顽电场强度Ec均增大；在40～100kHz频率范围内，水泥基压电复合材料的介电常数εr均随频率的增大而迅速降低，这主要受复合材料中的界面极化所影响，高频时，介电常数变化较小，表现出良好的高频介电稳定性；复合材料的电滞回线发生畸变的原因主要是PLN压电陶瓷破碎成颗粒后，本身存在许多缺陷，且与水泥复合后存在许多界面气孔。

添加物对LaCrO_3材料烧结的影响

以钙质铬酸镧微粉为主原料,研究了分别添加ZrO2、CaO、MgO、SiO2或Al2O3五种微粉对铬酸镧材料烧结的影响。通过测定试样的体积密度、显气孔率,并借助电镜观察分析,对铬酸镧材料的烧结性进行了探讨。结果表明:在铬酸镧材料中分别添加ZrO2、CaO、MgO、SiO2或Al2O3,均能促进材料的烧结,使材料达到致密,并能使烧结温度降到1650℃。从显微结构看,添加ZrO2、MgO或CaO的铬酸镧烧结体,晶粒以固-固结合为主,而添加SiO2或Al2O3的铬酸镧烧结体晶粒间则以液相结合为主,且结构中有较多的封闭气孔。当温度再升高时,由于铬离子的挥发以及具有较低体积密度的相的生成,反而会使铬酸镧材料的密度下降。

高居里点压电陶瓷材料研究进展

本文分别介绍了钨青铜型、含Bi层状和钙钛矿 3种不同压电陶瓷的结构 ,并对这 3种不同结构下的高居里点Tc 压电陶瓷材料的研究情况进行了综述 。

Fe_3Al/ZrO_2复合材料海水腐蚀电化学行为

用电化学阻抗、极化曲线、扫描电镜等测试手段研究单相Fe3Al和Fe3Al/ZrO2复合材料的耐海水腐蚀性能。结果表明:浸蚀初期,材料的抗局部腐蚀能力由强到弱依次为单相Fe3Al>Fe3Al(75 vol%)/ZrO2>Fe3Al(50 vol%)/ZrO2,但随着浸蚀时间的延长,Fe3Al(50 vol%)/ZrO2复合材料的腐蚀速率下降较快;浸蚀30 d后,其抗海水腐蚀性最好。

SBTi系层状铁电陶瓷材料研究现状

对一种应用前景较好的铋层状钙钛矿结构铁电陶瓷材料SBTi的研究进展进行了综述,主要对掺杂改性和制备方法方面的工作和成果进行了阐述。

稀土精矿在耐火材料中的应用研究

探讨了稀土精矿在耐火材料中的应用,研究发现:在不同材质的耐火材料制品中加入稀土矿后,耐火材料的性能均有改变,性能改变比较突出的是酸性耐火材料和偏中性耐火材料,特别是制品的强度提高幅度很大,气孔率的降低非常明显,而且晶相微区分析表明稀土已参与到主晶相的成长发育过程中。这为提高偏酸性和偏中性耐火材料的某些性能提供一条有效的途径。

3Y-ZrO_2/Fe_3Al复合材料的抗热震性能

采用残余强度法测试了单相3Y—ZrO2及3Y—ZrO2/Fe3Al复合材料的抗热震性能,并用诸抗热震参数(R,R'和R"')分析了抗热震性能与材料热力学性能参数之间的关系,同时分析了R阻力曲线与抗热震性能之间的相关性。结果表明:由于相变增韧与桥联增韧的协同作用,复合材料断裂韧性的明显提高,从而使临界热震温差△θc由单相3Y—ZrO2的220℃提高至3Y—ZrO2/30％(in volume)Fe3Al复合材料的450℃。R曲线中韧性初始值K0的升高预示着启动裂纹生长的能量的增大,对应于热震作用下裂纹成核能的提高及△θc的增大。R曲线愈陡,热震作用下裂纹扩展受到的阻力越大,材料的抗热震损伤能力越好。

Fe_3Al(p)/Al_2O_3陶瓷基复合材料的抗热震性能

采用热压烧结制备了Fe3Al(p)／Al2O3复合材料,通过分析R曲线与热应力强度因 子K曲线的相关性,对Fe3Al(p)／Al2O3复合材料抗热震性能进行分析预测.结果表明,理论 预测与采用淬冷强度法得到的实验结果吻合较好,Fe3Al的加入使复合材料的抗热震性能明 显改善, △Tc由单相的200℃提高至复合材料的400℃,复合材料较单相Al2O3高的断裂韧 性、导热率、及低的弹性模量和f(β)是导致其抗热震性能提高的主要原因.