利用沙漠砂合成陶瓷的研究进展与应用前景

硅酸盐陶瓷生产消耗了大量无机矿物,矿物开采破坏土地资源并且造成严重的环境污染。寻求可替代的原料生产陶瓷是解决这一问题的有效途径。我国沙漠砂储量巨大,其组分种类与硅酸盐陶瓷大体相近。以沙漠砂为原料合成陶瓷具有低成本、节约矿物和土地资源以及改善土地和沙漠生态环境的突出优势。但是,目前国内外在此方面的研究和应用相对较少。因此,本文介绍了国内外在利用沙漠砂合成陶瓷方面的最新研究成果,分析了沙漠砂陶瓷的致密化、相变、微结构和性能特点,讨论了沙漠砂的化学组成和微结构在陶瓷形成过程中的作用机理,指出了沙漠砂陶瓷合成过程中存在的问题及对策,对今后的研究方向提出了建议,对该领域的发展前景进行了展望。论证结果表明,沙漠砂是一种宝贵的陶瓷原料资源,其化学成分和微结构特点对陶瓷的合成和性能改善有显著的促进作用。通过优化陶瓷原料配比和制备工艺,可以开发多种性能优异的陶瓷材料。本综述有助于深入认识利用沙漠砂合成陶瓷的技术优势,对促进沙漠砂陶瓷材料的研发与应用有重要的指导意义和参考价值。

锂铝硅微晶玻璃的合成工艺、性能及其影响因素

锂铝硅微晶玻璃(LAS Glass-ceramics)与其他微晶玻璃相比具有极低的热膨胀性能,在光学领域、航空航天领域和微电子领域有巨大的应用潜力,引起了众多研究者的关注。本文通过对近年来国内外锂铝硅微晶玻璃的研究现状进行分析,从锂铝硅微晶玻璃的合成工艺、微结构、性能以及存在的问题等方面进行了总结与讨论,旨在为锂铝硅微晶玻璃新材料的开发和性能改进提供新的思路。

元素掺杂对堇青石晶体结构及热膨胀系数的作用

堇青石陶瓷在抵抗热震和热膨胀方面具有独特的优点,特别适合用于象汽车尾气净化载体和集成电路基板等对热膨胀要求极为严格的场合,为了进一步降低堇青石陶瓷的热膨胀系数和改善晶体热膨胀的各向异性效应,目前大多采用掺杂元素的方法,如Ga、Ge、Fe和Ca。本文阐述了堇青石晶体的热膨胀机理,按照元素的性质详细叙述了各类元素的掺杂对堇青石的晶格常数和沿α堇青石两个晶轴a、c方向热膨胀系数的影响。

几种烧结助剂对堇青石相变影响的比较

利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的方法,分析了添加低熔点氧化物(氧化钙、氧化硼)和高熔点氧化物(氧化锆、氧化铈)对由氧化物粉末烧结法制备堇青石陶瓷时堇青石相变的影响.结果发现,低熔点氧化物虽然能够促进堇青石的转变,但是会导致大量玻璃相的出现,而且尖晶石相很难消除;添加氧化锆会产生锆英石相,这些新相将恶化陶瓷的热膨胀性能.而氧化铈的添加既可以促进烧结,消除中间相(石英、尖晶石),又不形成大量玻璃相,是一种非常好的烧结助剂.

奥氏体包围后球状石墨的生长特性研究

根据球墨铸铁凝固过程中石墨—奥氏体共晶团的结构,分析了球状石墨—奥氏体边界应力产生的原因以及奥氏体内应力的分布规律。进而从石墨生长的扩散驱动力出发,研究了球状石墨生长的影响因素。结果表明,石墨生长与Fe-C(石墨)合金及各组元的特性、奥氏体所处的力学状态有关,还与石墨—奥氏体共晶团的尺寸有关。

钨渣在铸铁生产中的应用

在铸铁熔炼过程中加入钨渣可使铸铁合金化且节约原料。工频炉熔炼的试验表明,加钨渣熔炼1小时后,渣中合金元素的回收率为:60～80%Mn,Nb、W 均高于90%,铸铁可达 HT200和 HT250两个牌号。理论和实践都证明这种工艺的可行性。

超声冲击实现7A52铝合金焊接接头表面纳米化

针对7A52铝合金焊接接头表面纳米化研究尚不成熟的实际情况,利用超声冲击技术,在预设电流为2 A,超声冲击速度为1.25 min/cm2的条件下,对7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头进行超声冲击处理,借助扫描电子显微镜及透射电子显微镜对超声冲击处理后的7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头的表层组织进行观察、分析.发现焊接接头表层经超声冲击处理后形成塑性变形层,焊缝及热影响区的变形层厚度可达70μm左右,母材的变形层厚度可达50μm左右.同时,焊接接头表层晶粒被细化,焊缝表层的晶粒尺寸可达70~300 nm,母材的晶粒尺寸可达50~500 nm.

稀土Ce变质对ZL101合金铸态组织和性能的影响

研究了稀土Ce对ZL101合金的变质作用。结果表明,在两种变质温度690℃和750℃下,合金的显微组织和力学性能都有较明显的变质效果。但在690℃下变质,Ce添加量为0.1%时,组织上共晶Si由未变质的针片状变为短棒状、球状,初生α(Al)由树枝状变为等轴状,晶粒显著细化;力学性能提高幅度更大,变质效果最好,其抗拉强度为181.7MPa、屈服强度为109.36 MPa、伸长率为4.38%,比未变质时分别提高17.35%、22.12%、15.26%。

利用富铈混合稀土改善工业纯铝中富铁相形貌的研究

利用金相分析方法研究了富Ce混合稀土变质对含不同Fe量的工业纯铝的组织和其中富铁相形貌的影响。试验结果表明,随着Fe含量的增加,富铁相由弥散细小的颗粒状向短棒状、长针状转变;富Ce混合稀土变质使铝中的富铁相由长针状变为弥散细小的颗粒状。随着稀土含量的增加,-αAl晶粒逐渐细化,富铁相尺寸及数量逐渐减小。添加0.5%稀土时,-αAl晶粒细化效果最佳,而且富铁相呈细小颗粒状均匀分布在-αAl基体的晶界处。本文还对稀土改善富铁相的机制进行了分析。

铈掺杂二氧化钛HRTEM和XRD分析

采用溶胶凝胶法制备了铈掺杂二氧化钛,通过高分辨透射电镜法(HRTEM)、X射线衍射法(XRD)等手段对样品的相变过程进行表征。结果表明,Ce3+掺杂不仅抑制锐钛矿和金红石相的晶粒长大,同时显著抑制了锐钛矿向金红石的相变。Ce3+/Ce4+离子无法进入二氧化钛晶格中,当Ce3+掺杂量大于5 mol%时,Ti4+离子进入稀土氧化物的晶格中,引起晶体缺陷和晶格畸变应力的增加。

锡掺杂二氧化钛相变过程和微结构分析

本文采用溶胶凝胶法制备了锡掺杂纳米二氧化钛,通过高分辨透射电镜法(HRTEM),X-射线衍射法(XRD)等分析手段对样品的相变过程进行了表征。XRD和HRTEM测试表明纯二氧化钛在烧结温度高于500℃时出现金红石相,而25mol%Sn2+掺杂二氧化钛凝胶在300℃烧结2 h后少量锐钛矿相析出的同时结晶出金红石相。实验结果表明Sn2+掺杂抑制了锐钛矿和金红石相的晶粒长大;Sn2+掺杂明显地促进了锐钛矿向金红石的转变。Sn2+氧化后形成Sn4+,Sn4+置换Ti4+而引起二氧化钛晶格膨胀的同时晶格畸变应力增加。

混合稀土变质对ZL101铝合金组织和性能的影响

运用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等设备,研究了镧铈混合稀土对ZL101铝合金组织和性能的影响,同时考察固溶、时效对变质及未变质合金微观组织和性能的影响。结果表明：稀土变质可有效地促进初生相的粒状化,针状共晶硅由在晶界聚集变得分散,并且尺寸也有所减小,但对合金力学性能的提高程度不明显。经过固溶、时效处理后,α（A l）和共晶硅的形态明显改善,α（A l）由树枝状、花瓣状变为粒状、等轴状,共晶硅则几乎全部变为球状且呈弥散分布,合金的力学强度性能提高幅度比铸态试样的大,增加幅度平均为90 N/mm2~110 N/mm2。

Zn^(2+)掺杂对TiO_2相变温度和晶粒尺寸的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同含量Zn2+掺杂的氧化钛粉体,利用TG-DTA、XRD测试技术检测了锌离子掺杂对锐钛矿和金红石相变及其晶体尺度的影响。试验结果表明,锌离子的掺入抑制了锐钛矿和金红石的相变,使相变温度提高,而且显著阻碍晶体的生长,从而获得纳米晶体。

纳米氧化钛薄膜湿敏元件的电学特性研究

采用溶胶-凝胶法在印有梳状电极的石英玻璃表面涂覆氧化钛纳米薄膜制备湿敏元件,利用LCR测量仪测量薄膜各电学参数随温度、湿度和频率的变化,并分析其复阻抗特性。结果表明:500℃烧结得到的薄膜元件感湿性能较好;相对湿度高于40%时,元件的阻抗模值随着湿度的增大而减小;复阻抗特性表现为半圆形。

SiO_2原位制备Al_2O_(3P)/Al-Si复合材料

采用液相接触法,以SiO2为原材料制备了Al2O3P/Al-Si复合材料,利用OM,SEM,XRD等分析了复合材料的组织、生成的相以及相的大小、形状与分布。结果表明,Al2O3颗粒主要分布在晶界处Al-Si共晶组织中,颗粒大小约为1μm。原位生成的Si与Al形成的共晶组织不再以针片状形式存在,而是呈粒状,尺寸为0.3～1.5μm。

Mg对原位合成TiC-Al_2O_3/Al复合材料组织与耐磨性的影响

以TiO2,C,Al和Mg粉为原料,原位合成TiC-Al2O3/Al基复合材料。采用XRD和SEM及磨损实验等手段研究Mg对复合材料微观组织及耐磨性的影响。结果表明:Mg影响反应过程及第二相分布,随着Mg含量的增加耐磨性逐渐增加,当预制块中镁为1.0%(质量分数)时,第二相分布弥散、细小,其颗粒尺寸约为2μm,耐磨性最好,磨损量仅为基体的1/6,继续增大Mg含量,由于生成大量粗针状Al3Ti,复合材料的耐磨性反而降低。

稀土掺杂氧化钛基材料的相变及其湿度-电阻关系

本工作采用溶胶-凝胶工艺制备了La3+和Ce4+掺杂的TiO2-SnO2复合粉体,利用X-衍射仪对该粉体的相组成进行了分析,并对组装的湿敏薄膜元件进行了湿度-电阻关系的测试。结果表明,在500℃烧结,La3+和Ce4+掺杂对锐钛矿向金红石的转变起到先促进后阻碍的作用;600℃烧结,La3+和Ce4+掺杂抑制了锐钛矿向金红石的转变,La3+、Ce4+的加入降低了锐钛矿和金红石的晶体尺寸,同时降低了薄膜材料的电阻,使湿度-电阻关系呈现较好的线性度。La3+的作用最强,且促进了SnO2晶体的形成。

钨渣在铸铁熔炼中的合理利用

本文从热力学和动力学条件分析了铸铁熔炼中使用钨渣的可行性。由此得知提高铁水温度,强化铁水搅动是加快冶金反应速度的两个有效措施。在实际生产中,工频炉能满足上述两个条件。多次重复试验表明,在工频炉中加钨渣熔炼铁水一小时后,钨渣中合金元素收得率为锰60～80％。钨和铌均高于90％。这种熔炼工艺既可以降低铸件成本,又可以获得高强度的合金化铸铁。

12CrNi3钢粒状贝氏体的组织与性能

通过光学显微镜、电子显微镜研究了12CrNi3钢在不同的热处理条件下获得不同数量的粒状贝氏体,并测定其力学性能,得到粒状贝氏体含量与力学性能关系曲线,同时观察了其断口形貌特征。结果表明:在12CrNi3钢中,当粒状贝氏体含量占混合组织(马氏体+粒状贝氏体)含量30%以下时,合金的力学性能与单一板条马氏体的力学性能相比差别不大;合金中粒状贝氏体数量越多,其强度降低、塑性增加、冲击韧度增加;由断口分析知,不论是马氏体组织还是粒状贝氏体,或者是二者的混合组织,其断裂都表现为韧性断裂。

振动球磨制备的LaFe_(11.44)Si_(1.56)化合物的结构和磁性

利用振动球磨工艺制备了LaFe11.44Si1.56化合物,结果表明,在1100℃仅需要热处理30min,该化合物就能形成NaZn13型立方晶体结构;与电弧熔炼工艺制备的试样相比较,振动球磨工艺制备的试样的居里温度提高了15K,但最大磁熵变有所减小。因此,利用振动球磨工艺合成La(Fe,Si)13化合物有进一步研究的价值。