轻烧MgO粉对凝胶注模法制备MgAl_(2)O_(4) 多孔陶瓷性能的影响

为了降低原料成本,简化工艺流程,提高MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的性能,将Al_(2)O_(3)粉和MgO粉于1500℃保温2 h合成了MgAl_(2)O_(4)粉体,再外加轻烧MgO粉(外加质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%),采用凝胶注模法于1500℃保温2 h制备了MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷,研究轻烧MgO粉外加量对MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷结构和性能的影响。结果表明:1)以轻烧MgO粉作为固化剂制备的MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷烧后线收缩率较小,具有较好的尺寸稳定性,且孔径主要分布在0.5~2.0μm;2)随着轻烧MgO粉外加量的增加,MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的显气孔率和气通量增加,显微结构较均匀;3)当轻烧MgO粉外加量(w)为2.0%时,MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的综合性能最佳。

高强轻质发泡陶瓷的制备与性能影响研究

通过添加棕刚玉粉体获得高强度的轻质发泡陶瓷,并结合化学成分、相组成、气孔特征和显微组织分析寻找最优配方体系和烧成制度,以及掌握影响材料力学性能的决定性因素。研究表明,适量添加棕刚玉粉体能够促进堇青石生成,在获得高强度的同时保留良好韧性。细小均匀的气孔结构和光滑的孔壁也是减少基体脆性的关键。通过添加适量棕刚玉粉体,并控制配方中碱金属和碱土金属含量,在烧成温度为1180℃、烧成周期为14 h的条件下获得了体积密度为504 kg/m^(3)、吸水率为1.52%、弹性模量为0.90GPa、抗压强度高达9.50 MPa的高强度轻质发泡陶瓷。

利用工业固废料制备低密度多孔陶瓷及其性能研究

笔者以煤矸石、陶瓷抛光渣和建筑基坑土渣为主要原料,碳化硅为发泡剂,锂辉石尾矿、镁质土渣和微晶玻璃尾料为外加料,采用高温发泡法成功制备了高强、低体积密度的多孔陶瓷,探索了最佳烧成工艺。通过TG-DSC、XRD、SEM等检测对多孔陶瓷进行了表征,并测试其体积密度和抗压强度。结果表明:试样的最佳烧成温度为1150℃,最佳保温时间为50 min,在最佳温度制度条件下,样品的体积密度为416 kg/m^(3),抗压强度为5.5 MPa,多孔陶瓷的主晶相为石英、堇青石和莫来石。

氧化还原反应增白陶瓷坯体实验及性能分析

以碳化硅微粉在坯体中的氧化还原反应为技术路线,提出利用微量碳化硅在不影响各项物理性能的情况下提升产品白度。经过试验表明,瓷质釉面砖坯体中引入3000目的碳化硅微粉,加入量为0.07wt%,产品白度提升至28度,吸水率0.15%,断裂模数43MPa,产品性能符合陶瓷砖的技术指标要求。

干压成型-固相反应法制备MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷

为了解决固相烧结法制备MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷过程中体积膨胀导致性能下降的问题,以d_(50)=1.1μm的Al_(2)O_(3)和d_(50)=1.5μm的MgO为主要原料,d_(50)=1.5μm的TiO_(2)为外加剂,用干压成型-固相反应法制备MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷。研究了热处理温度(1300、1350、1400、1450、1500℃)和TiO_(2)外加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对多孔陶瓷烧后线变化率、显气孔率、体积密度、物相组成和显微结构的影响。结果表明:1)随着热处理温度的升高,MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的致密化程度提高,体积密度增大,显气孔率降低;2)随着TiO_(2)外加量的增加,MgAl_(2)O_(4)多孔陶瓷的烧后线收缩率增大,显气孔率显著降低,平均晶粒尺寸增大。

氧化锌纳米晶的制备及光催化性能研究

采用沉淀-热分解方法制备纳米ZnO,并用场发射扫描电子显微镜和X-射线衍射仪分析所制备的ZnO粉体的晶粒大小和物相,同时研究了在不同煅烧温度下制备的纳米ZnO对次甲基蓝的光催化降解效率。实验结果表明:在450℃下煅烧2h制备的ZnO粉体的粒径基本分布在20～40nm的范围内,且具有(假)六方结构。将在400℃和500℃下合成的ZnO纳米晶相比,在450℃下合成的样品对次甲基蓝的光催化降解效率较高;此外,外加适量的30%H2O2(质量含量,下同)溶液能显著提高纳米ZnO对次甲基蓝的光催化降解效率。

凝胶注模-冷冻干燥法制备磷酸铝基多孔陶瓷

磷酸铝多孔陶瓷是一种新型的多孔材料,在催化剂载体、膜支撑材料、过滤分离材料、有毒物质吸附剂等领域有着广泛的应用前景。本实验以磷酸二氢铵和氢氧化铝为原料,采用凝胶注模结合冷冻干燥工艺制备了具有连通开孔结构的磷酸铝基多孔陶瓷,探究了淀粉质量分数(0、2%、4%、6%、8%、10%)和碳酸钙质量分数(0、5%、10%、15%、20%)对磷酸铝多孔陶瓷烧结性能的影响。结果表明:随着淀粉质量分数从0增加到10%,多孔陶瓷的吸水率和开气孔率呈先减小后增大的趋势,体积密度和抗压强度呈先增大后减小的趋势;随着碳酸钙质量分数从0增加到20%,多孔陶瓷的吸水率和开气孔率呈先减小后增大的趋势,体积密度和抗压强度呈先增大后减小的趋势。

超低热膨胀堇青石质蜂窝陶瓷

本文介绍了堇青石质蜂窝陶瓷的超低热膨胀特点,分析了其超低热膨胀机理,阐述了影响堇青石质蜂窝陶瓷超低胀系数的主要工艺因素,指出制备超低热膨胀系数的堇青石质蜂窝陶瓷的主要途径。

MgAl_2O_4粉体的低温燃烧合成与烧结性能

以尿素、甘氨酸和淀粉为燃烧剂,用低温燃烧法合成了MgAl2O4纳米粉体,并研究硝酸铵(氧化剂)外加量对燃烧过程、粉体特性及烧结活性的影响,分别用SEM、XRD对MgAl2O4粉体的显微结构和物相组成进行了表征。实验结果表明:随着前驱体中硝酸铵加入量的增大,燃烧方式从无焰燃烧转变为有焰燃烧,且有焰燃烧时间显著增加,燃烧产物的烧失量大幅度减小,MgAl2O4纳米晶的粒径明显增大,而粉体的烧结活性则先升高后降低。当硝酸铵和(硝酸铝+硝酸镁)的物质的量比为0.04∶0.15时,用低温燃烧法合成的MgAl2O4粉体的烧结活性较高,制备的陶瓷材料的相对密度达到了98%。

碳化硅-堇青石多孔陶瓷的制备及其性能

以碳化硅粉末、高岭土和滑石等为原料,按堇青石的化学计量比设计原料配比,制备了堇青石理论生成量分别为0、10%、15%、20%、100%的碳化硅-堇青石多孔陶瓷,测定了试样的抗折强度、显气孔率和热膨胀系数,并分别用XRD和SEM分析了试样的晶相组成和断面形貌。结果表明:与碳化硅多孔陶瓷相比,碳化硅-堇青石多孔陶瓷的抗折强度显著提高,热膨胀系数明显降低,但显气孔率有所降低。SEM分析结果表明:碳化硅-堇青石多孔陶瓷中碳化硅颗粒排列较紧密,断面呈“网格状”结构;而在多孔碳化硅陶瓷中,晶粒形貌清晰且排列较疏松,气孔平均孔径较大。

莫来石/SiC复相多孔陶瓷的制备及性能研究

用高岭土、Al2O3粉和SiC粉末为原料,活性碳为造孔剂制备莫来石/SiC多孔陶瓷。测定了试样的显气孔率、气孔孔径分布和抗弯强度,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构。结果表明莫来石的理论设计质量的分数小于10%时,莫来石/SiC多孔陶瓷的显气孔率随其设计量的增多而急剧降低;莫来石理论设计量继续增加时,试样显气孔率缓慢降低并趋于稳定。气孔孔径随莫来石设计量的增加而急剧减小。抗弯强度随莫来石设计量的增加而先增大,在莫来石理论设计量为20%时达到最大值,此后逐渐降低。SEM分析结果表明与其他试样相比,莫来石设计量为40%的试样中存在较多的多孔“微区”。

酸处理对堇青石质蜂窝陶瓷性能的影响

用硝酸溶液对堇青石质蜂窝陶瓷样品进行处理。测定了酸处理时间不同的样品的热膨胀系数、气孔率和吸水率及抗压强度,研究了酸处理对堇青石质蜂窝陶瓷性能的影响规律,通过SEM分析了酸处理前后样品的断面形貌,并用ICP测定了酸处理液中的各种离子浓度,探讨了酸处理影响性能的机理。试验结果表明:酸处理能显著降低堇青石质蜂窝陶瓷的热膨胀系数,增加显气孔率和吸水率,但削弱了材料的机械强度。

高岭土颗粒形貌对堇青石蜂窝陶瓷热胀性能的影响

主要研究了高岭土颗粒形貌对堇青石蜂窝陶瓷热胀性能的影响。结果表明:用片状高岭土制备的堇青石蜂窝陶瓷的热胀系数为1.20×10-6℃-1,而用非片状高岭土制备的堇青石蜂窝陶瓷的热胀系数则是1.7×10-6℃-1(RT～800℃)。XRD分析表明:片状高岭土可造成堇青石结晶晶粒的定向排列,而非片状高岭土则不能使堇青石晶粒定向排列。

ZrO_2对堇青石多孔陶瓷性能和显微结构的影响

以高岭土、滑石和αAl2O3微粉为主要原料,按堇青石的理论组成配料后,外加10%的化学纯活性炭为造孔剂,同时分别外加0、0.25%、0.5%、0.75%和1.0%的分析纯ZrO2,经湿混、干燥、造粒、成型和1340℃保温5h烧成后,制成不同ZrO2含量的堇青石多孔陶瓷,并研究了ZrO2外加量对试样热膨胀系数、显气孔率、吸水率及烧成收缩率的影响,并用XRD和SEM分析了试样的物相组成和断面形貌。结果表明:与未加ZrO2的相比,外加0.25%ZrO2时,试样的热膨胀系数显著降低,但超过0.25%时,热膨胀系数随ZrO2外加量的增加而略有升高;随ZrO2外加量的增加,试样的显气孔率和吸水率逐渐增大,而烧成收缩率降低;与未加ZrO2的试样相比,外加1.0%ZrO的试样内扁平状气孔的数量较多,且气孔在试样内分布较均匀。

ZrB2加入量对BN-AlN-TiB2复相陶瓷性能的影响

以h-BN、TiB2、AlN、Y2O3粉为主要原料,研究了ZrB 2的加入量(添加质量分数分别为1%、2%、3%、4%和5%)对BN-AlN-TiB 2复相陶瓷显气孔率、抗弯强度和电阻率的影响,并用XRD和SEM分别表征了试样的物相组成和显微结构。结果表明:随着ZrB2添加量(w)从1%增加到5%,BN-AlN-TiB2复相陶瓷的显气孔率显著降低,抗弯强度显著提高,而电阻率明显降低。当ZrB2加入量(w)为5%时,BN-AlN-TiB2复相陶瓷的各项性能较佳。

堇青石蜂窝陶瓷的低温烧成试验

以高岭土、滑石和氧化铝粉为主要原料,以面粉和活性炭为成孔剂,按堇青石理论化学组成配料,经球磨、压滤、练泥、陈腐后,挤压成型为孔密度为每平方英寸100个孔,孔壁厚0.3 mm的坯体,干燥后,做不同温度(1 280、1 300、1 340和1 380℃)保温3 h和1 300℃保温不同时间(3、4、5、6 h)的烧成试验,然后检测烧后试样的显气孔率和热膨胀系数,并进行XRD和SEM分析。结果表明:(1)在1 340℃保温5 h烧成可制备出显气孔率约为60%,平均热膨胀系数(室温～800℃)为1.67×10-6℃-1的纯堇青石相蜂窝陶瓷。(2)在1 280～1 380℃保温5 h烧成的堇青石蜂窝陶瓷的显气孔率及吸水率均没有显著差异。在1 300℃的烧成温度下,当保温时间由3 h增加到4 h时,试样的显气孔率和吸水率略有下降;继续延长保温时间,试样的显气孔率和吸水率变化不大。(3)在保温5 h的条件下,当烧成温度从1 280℃升至1 340℃时,试样的热膨胀系数逐渐降低;当烧成温度从1 340℃升至1 380℃时,试样的热膨胀系数升高。在烧成温度为1 300℃的条件下,当保温时间从3 h增加到5 h时,试样的热膨胀系数逐渐降低;从5 h增加到6 h时,试样的热膨胀系数升高。(4)与1 300℃烧成的试样相比,1 340℃烧成的试样中有较多呈短柱状的堇青石晶粒,且气孔平均孔径较大。

《材料科学基础》评价和考核改革初探

本文系统总结了作者在《材料科学基础》教学过程中关于评价和考核机制改革工作,探讨了评价和考核改革的基本方式和方法,并对评价和考核进行了展望。

《材料科学基础》课堂教学的几点看法

本文主要对作者在《材料科学基础》课堂教学进行了总结和分析,探讨了课堂教学改革的必要性,并对今后的课堂教学改革进行了展望。

《材料物理化学》课程教学的几点探讨

本文结合作者的教学经历,对《材料物理化学》课程的教学内容、教学方式和方法等进行了探讨,重点探讨了在教学中如何提高学生的知识运用能力、分析问题和解决问题的能力等。