工程陶瓷材料的应用

本文综合介绍了工程陶瓷材料在机械和化工工业中的应用。

碳纳米管增强镍基复合镀层的形貌及摩擦磨损行为研究

利用碳纳米管作为增强相制备了镍基复合镀层 ,并对其表面形貌和摩擦磨损性能进行了探讨 .结果表明 :碳纳米管均匀地嵌镶于基体中 ,且端头露出 ,覆盖于基体表面 ;镍基复合镀层具有优良的耐磨性和自润滑性 ,可以显著改善金属表面的耐磨和减摩性能 ;复合镀层优良的耐磨和减摩性能归因于碳纳米管的超强超韧特性和自润滑性能 ,碳纳米管以网络和缠绕形态分布于复合镀层基体中 。

溶胶-凝胶和碳热还原法合成碳化硅晶须的研究

以工业硅溶胶和炭黑为主要原料 ,用溶胶 -凝胶和碳热还原法合成了SiC晶须 .获得的产物中碳化硅质量分数高于 95 % ,碳化硅晶须质量分数高于 74% .碳化硅晶须为直线形 ,具有光滑的表面 ,直径为 0 .2～ 0 .5 μm ,长径比约为 5 0～ 2 0 0 .对影响碳化硅晶须产率和微观结构的主要因素进行了研究 ,结果表明 :采取原料中碳含量稍多于理论值 ,并且严格控制反应温度 。

类金刚石(DLC)膜对2Crl3不锈钢耐蚀性能的影响

采用失重法、极化曲线法和金相显微分析等方法研究了类金刚石 (DLC)膜对 2Crl3不锈钢耐蚀行为的影响。失重试验结果表明 :DLC膜较薄时对 2Crl3不锈钢在中性NaCI溶液中耐全面腐蚀的影响不明显 ,而膜较厚时能显著降低 2Crl3不锈钢的腐蚀速度 ;失重试验和电化学试验均表明DLC膜降低了 2Crl3不锈钢在酸性介质中的腐蚀速度 ;动电位扫描曲线和金相显微分析说明DLC膜明显改善了 2Crl3不锈钢基体抗点蚀。

碳纳米管复合镀层在不同摩擦组合下的摩擦学行为

对CVD法制备的碳纳米管进行了表面改性和修饰,然后通过化学共沉积方法制备了高硬度的碳纳米管复合镀层,并研究了碳纳米管复合镀层在不同摩擦组合下的摩擦学行为。结果表明:经过改性处理后的碳纳米管表面拥有丰富的表面官能团,这使大量的碳纳米管复合于镀层中,从而导致了镍磷复合镀层的硬度显著提高,达到946HV。摩擦实验得出,在润滑状态下以钢环为摩擦副,碳纳米管增强的镍磷复合镀层比传统耐磨材料SiC增强的镍磷复合镀层具有更低的摩擦系数和磨损率。此外,不同摩擦组合下的摩擦结果表明,SiC复合镀层相互摩擦时尽管拥有较低的磨损率,但其摩擦系数仍然较高,而碳纳米管复合镀层相互摩擦时表现出最低的摩擦系数和磨损率,其摩擦系数和磨损率分别为0.1087和1.49×10-3g/m。

Zn-Cr整体催化剂中Ce-Zr溶胶涂层的制备、表征及对甲醇自热重整反应的影响

以溶胶-凝胶法制备出粒子尺度均一的Ce-Zr溶胶. TEM和XRD结果表明, 1073 K焙烧后, Ce-Zr复合氧化物的粒径仍保持在20～50 nm. 将Ce-Zr溶胶作为甲醇自热重整制氢Zn-Cr整体催化剂的涂层,考察了溶胶在涂层多次重复过程中的稳定性和干燥方式对Ce-Zr涂层龟裂程度的影响. 结果表明,对多次使用后的溶胶进行胶溶处理可以有效控制涂层制备过程中胶体粒子的大小; 微波干燥更加有利于蜂窝陶瓷载体各通道中Ce-Zr涂层的均匀干燥; Ce-Zr涂层的引入显著提高了甲醇自热重整Zn-Cr整体催化剂的稳定性,这归因于Ce-Zr涂层提高了催化剂的氧化还原活性,使其能量匹配更好,避免了热点的产生,从而抑制了催化剂的烧结与失活.

甲醇自热重整制氢整体催化剂的制备

将整体催化剂应用于甲醇自热重整制氢体系。以堇青石蜂窝陶瓷为载体,对催化剂的活性组分和载体涂层进行了筛选,同时采用一种特殊的热涂方法制备出一次担载量高,活性和稳定性好,无须预还原处理的甲醇自热重整整体催化剂。采用XRD、SEM-EDAX等表征方法对催化剂进行表征,评价结果表明,与浸渍法相比,采用热涂法制备的ZnO-Cr_2O_3/CeO_2-ZrO_2整体催化剂(B型)具有良好的活性和稳定性。

离子束沉积类金刚石膜对钢在NaCl溶液中耐蚀性能的影响

采用失重法、极化曲线法和显微金相分析法 ,研究了类金刚石膜涂层对不同基体在NaCl溶液中耐蚀行为的影响。结果表明 ,类金刚石膜在NaCl溶液中有较好的耐蚀性能 ,钢基体上镀类金刚石膜后 ,体系的稳定性提高 ,腐蚀速率下降 ,特别是抗点蚀的能力显著增强。

三元FeCl_3-AlCl_3-GIC的制备及其插层反应过程的研究

采用混合熔融盐法制备以天然鳞片石墨作宿主、以FeCl3和AlCl3为插层剂的GIC。通过考察反应温度、碳与金属氯化物的摩尔比以及保温时间对产物阶结构的影响 ,探讨了FeCl3和AlCl3在石墨层间的插层反应过程。实验结果表明 :调节和控制插层反应条件 ,可以得到一阶FeCl3 GIC和一阶AlCl3 GIC相对含量不同的三元FeCl3 AlCl3 GIC。插层过程中存在通过生成中间产物AlFeCl6 ,以FeCl3逐渐替换AlCl3的插层反应机制。替换量随插层反应温度的升高。

辅助方法对热丝CVD金刚石生长速率的影响

在热丝化学气相沉积金刚石系统中 ,通过双灯丝间的热阴极放电产生等离子体 ,对衬底施加正负偏压形成电子促进 ,比较分析了它们及其组合的各种辅助方法对金刚石生长速率的影响。结果表明 ,在以丙酮为碳源、灯丝总功率不变的情况下 ,等离子体可明显增强金刚石的生长 ,其生长速率约为纯热丝法的三倍 ;而正偏压对等离子体辅助沉积金刚石不仅没有增强形核作用 ,而且抑制金刚石的生长 ;电子促进法可以显著提高金刚石的成核密度 ,但并不能提高金刚石生长速率。

热解前驱体制备AlN粉末

以硝酸铝、尿素、蔗糖为原料低温热分解得到均匀分散的前驱体粉末 .对前驱体粉末的碳热还原过程研究表明 :不存在γ -Al2 O3α -Al2 O3晶型转变 ,因而AlN粉末的合成温度降低 .合成的AlN粉末粒径约 80～ 1 2 0nm ,比表面积 1 9.2m2 /g .脱碳后的AlN粉末氮的质量分数为 3 2 .3 % ,氧的质量分数为 2 .1 % ,碳的质量分数为 0 .2 % .

溶胶—凝胶法制备BaMgAl_(10)O_(17)∶Eu荧光粉的研究

采用溶胶—凝胶法制备了纳米晶BaMgAl10 O17∶Eu蓝色荧光粉。对荧光粉特性研究表明 :与微米晶荧光粉相比 ,纳米晶荧光粉XRD图谱和荧光光谱峰展宽 ,随着Eu2 + 浓度增加 ,表现为荧光猝灭。

烧成制度对铝质高强瓷显微组织结构的影响

本文利用X ray衍射与SEM等分析测试手段 ,探讨了烧成制度对微观结构与相组成的影响 ,从而为获得高性能的瓷坯探索出合理的烧成工艺制度 。

硼含量对Ti-B-N纳米复合涂层显微结构与性能的影响

将硼加入Ti－N涂层，使用活化离子镀制备出了硼含量为（5～16）at％的Ti－B－N涂层，并着重研究了硼含量对Ti－B－N涂层结构与性能的影响。EPMA与AES分析表明，Ti－B－N涂层元素Ti、B、N在涂层内分布均匀，但在膜／基界面处有一界面扩散区。TEM显微分析表明，Ti－B－N涂层为致密微细的纳米晶多相复合结构，晶粒度不超过50nm。XRD与XPS综合分析表明，Ti－B－N涂层主要由面心立方TIN、简单正交TiB、立方BN与简单六方Ti－B－N相组成，且随着硼含量的增加，含硼相含量增加。Ti－B－N涂层的硬度、韧性与附着强度等力学性能比相应的Ti－N涂层要好得多，且其沉积温度更低。

硬质合金表面去钴和脱碳对金刚石薄膜粘结性能的影响

金刚石涂层的粘结性能是影响CVD金刚石薄膜涂层刀具使用寿命的关键因素。本文分别对硬质合金 (YG6 )表面进行酸蚀去钴和原位脱碳两种不同的预处理后 ,在热丝CVD系统中沉积金刚石薄膜 ,运用压痕试验评价金刚石薄膜与硬质合金基体的粘结性能。结果表明 ,经过原位脱碳预处理的硬质合金表面上金刚石涂层的粘结性能比酸蚀去钴法提高了近一倍 ;同时分析了硬质合金表面酸蚀去钴对金刚石薄膜粘结性能的影响及其剥离机制 。

刀具表面CVD法金刚石薄膜剥离及其结合性能

在硬质合金和Si3N4 陶瓷刀具表面采用热丝CVD法合成金刚石薄膜的结合性能具有明显差异。在沉积金刚石过程中 ,根据碳源通入系统中的时机不同 ,硬质合金表面容易形成石墨、WC等松散层 ,膜的结合性能变差 ,由于热应力大 ,在无外力作用下膜有时发生自动剥落现象 ;而Si3N4 陶瓷表面上金刚石膜具有良好结合性能。在压应力作用下 ,两衬底上的金刚石薄膜剥离过程也不同 ,硬质合金上膜直接以剥落形式失效 ,而Si3N4 上膜以产生裂纹及其扩展失效。

整体蜂窝催化剂Ru／Al2O3／Cordierite上循环式苯选择加氢制环己烯

The catalytic performances of monolithic catalyst Ru/Al2O3/Cordierite in selective hydrogenation of benzene to cyclohexene were examined in a circulated monolithic fix-bed reactor.The monolithic catalyst exhibited excellent performances in the selective hydrogenation of benzene to cyclohexene;a high cyclohexene yield of 18% was obtained.The addition of aqueous solution of ZnSO4 during reaction was important to obtain high cyclohexene selectivity.The results indicated that both the catalyst with high activity and selectivity and the intensification of external diffusion for cyclohexene were crucial to get high cyclohexene yield.

热丝CVD法金刚石薄膜宏观内应力分析

研究了热丝ＣＶＤ法金刚石薄膜本征内应力随甲烷的体积分数（０４％～１２％）、生长温度（８００℃～１０００℃）等生长工艺参数的变化关系。在所研究的工艺参数范围内，金刚石薄膜的本征内应力为拉应力。拉应力值随着碳源浓度的升高近乎呈线性减小；在生长温度为９００℃时最小，升高或降低生长温度都会增大。这一变化关系可用薄膜中非金刚石碳含量和晶粒度大小对内应力值的影响进行解释。

陶瓷坯体“准非反应”烧结机理的研究

通过对由玻璃粉料与熟矾土等结晶态原料组成的配方的烧结动力学研究,获得了一种性能与传统长石瓷相当而烧成温度仅860℃左右的超低温陶瓷,并对“准非反应”烧结机理进行了初步探讨。

双靶磁控溅射聚焦共沉积AlN薄膜生长速率研究

采用直流双靶磁控溅射聚焦共沉积技术在Fe衬底上高速率生长A lN薄膜,结果表明,双靶共沉积技术有效地提高了A lN薄膜生长速率,相同工作气压或低N2浓度时双靶磁控溅射沉积速率约为单靶沉积速率的2倍;随着溅射系统内工作气压或N2浓度的升高,薄膜生长速率不断减小;薄膜择优取向与薄膜生长速率相互影响,随着工作气压的升高,(100)晶面的择优生长减缓了薄膜生长速率的降低,随着N2浓度的升高,(002)晶面的择优生长加剧了薄膜生长速率的降低,而相对较低的溅射沉积速率有利于(002)晶面择优取向生长。