正交试验法研究模拟土壤溶液中SO_(4)^(2-)、Cl^(-)和CO_(3)^(2-)对低碳钢腐蚀的影响

为了研究中性土壤中SO_(4)^(2-)、Cl^(-)和CO_(3)^(2-)3种离子对低碳钢腐蚀的影响,以中性土壤中3种阴离子的含量为基础,将3种离子作为实验因素,3种离子浓度作为水平,设计了正交试验。采用全浸实验,1 a后通过观测低碳钢的表面腐蚀形貌、分析腐蚀产物成分,并对腐蚀速率和点蚀深度进行极差分析。发现模拟土壤溶液中CO_(3)^(2-)含量低时,低碳钢表面的腐蚀产物主要是Fe_(3)O_(4)、α-FeOOH和γ-FeOOH,锈层松散易清除,低碳钢以整体腐蚀为主;CO_(3)^(2-)含量增高,低碳钢表面的腐蚀产物主要是Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH,锈层致密不易清除,低碳钢发生点蚀。在中性土壤模拟溶液中3种阴离子对低碳钢腐蚀失重速率的影响排序为:SO_(4)^(2-)>Cl^(-)>CO_(3)^(2-),对低碳钢点蚀深度的影响排序为:CO_(3)^(2-)>SO_(4)^(2-)>Cl^(-)。中性土壤中,SO_(4)^(2-)对低碳钢的整体腐蚀影响最大,CO_(3)^(2-)对点蚀的影响最大。

XRD法测定微晶玻璃晶相含量

利用X射线衍射技术,提出了一种无需纯晶相作标样,仅根据玻璃相散射峰的强度数据确定微晶玻璃结晶度,然后利用标准卡片上的“参比强度”值计算各晶相含量的方法。采用该方法研究了不同烧结工艺制得的2组BaO Al2O3Si O2系微晶玻璃中各晶相的含量。该方法与Rietveld法测得的结晶度的偏差小于3.2%,测得的各晶相含量的偏差小于2.6%。利用所获得的各晶相质量分数,根据加和法则计算得到微晶玻璃样品的密度,它们与利用Archi medes排水法测得的密度值的相对偏差小于1.8%。提出的方法简便易行,准确性满足材料研究的要求。

ZrO_2对低温烧结BaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响

用烧结法制备了化学计量比和高Ba含量的两组BaO-Al_2O_3-SiO_2(BAS)系微晶玻璃,采用差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射分析(XRD)等手段研究了ZrO_2对BAS系微晶玻璃中六方钡长石析晶和六方钡长石向单斜钡长石晶型转变的影响.研究表明,两组BAS系玻璃的烧结温度低于850℃,晶化温度低于900℃.六方钡长石的析出为整体析晶.不加形核剂晶型转变为整体析晶;添加ZrO_2晶型转变为表面析晶.提高Ba含量或添加ZrO_2促进六方钡长石的析出和晶粒细化.化学计量比的BAS系微晶玻璃中添加ZrO_2明显促进晶型转变.高Ba含量的BAS系微晶玻璃中添加ZrO_2表现为抑制晶型转变,850℃保温100h不发生转变.

BaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的研究进展和应用

以钡长石(BaAl2Si2O8)为主晶相的BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃具有高的耐热温度、机械强度,具有较好的抗氧化性能和抗碱蚀能力,具有高的化学稳定性,与多种热、机械增强材料都有良好的化学相容性。而且,单斜钡长石的电绝缘和介电性能良好。因此,BAS系微晶玻璃作为高温结构材料和功能陶瓷材料均有相当多的应用。本文在评述BAS系微晶玻璃的不同制备工艺、加速六方钡长石→单斜钡长石晶型转变的不同手段与机理的基础上,介绍了BAS系微晶玻璃作为结构材料和功能材料的多种应用,指出了国内外的研究差距,并作出了研究展望。

0Cr18Ni9不锈钢基板的BAS系微晶玻璃介质层的研制

通过开展BAS微晶玻璃成分优化研究,研制了0Cr18Ni9不锈钢基板的大功率厚膜电路介质层。在BAS系玻璃中加入适量MgO和CaO,在降低烧结温度的同时提高了析晶温度,抑制了晶体相的析出,有助于介质层的烧结致密化。利用成分优化后的BAS系玻璃制备的介质层与不锈钢基板结合强度高,具有优良的抗机械冲击能力。最佳配方的介质浆料经过3个烧结周期,制得介质层膜厚>100μm,击穿电压>2.1kV,泄漏电流<0.01mA。部分成果已经用于合作单位的工业化生产。

热压快速凝固Fe_(0.92)Mn_(0.08)Six半导体的热电性能

采用快速凝固和热压的方法制备了p型热电材料Fe0.92Mn0.08Six(x=1.9,2.0,2.1,2.3,2.5)。X射线衍射分析表明,热压试样退火24h后,完全转变为半导体相。所有试样的致密度均高于90%。测量试样的电学性能发现,原料配比为Fe0.92Mn0.08Si2.1的试样在整个测量温度范围内的功率因子最大,550℃时达到了400Wm-1K-1以上。

ZrO_2含量对BaO–Al_2O_3–SiO_2系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响

制备了不同ZrO2含量的BaO–Al2O3–SiO2(BAS)系微晶玻璃,用差示扫描量热法和X射线衍射分析,根据Ozawa等转化率法和等温转变动力学研究了ZrO2含量对BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响。研究表明:ZrO2在BAS系玻璃中的溶解度不低于8%(质量分数,下同)。对不同ZrO2含量的BAS系玻璃中,六方钡长石的析出均为整体析晶,此时,Avrami指数为3.6～5.4。添加1%～2%(质量分数)ZrO2时,在单斜钡长石形成初期主要表现为表面析晶,因为Avrami指数为0.4～0.6;而不加形核剂的样品,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数约为2.7。对高ZrO2含量或1%～2%ZrO2的样品的析晶后期,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数为2.3～3.8,证明了ZrO2含量为1%～2%是有效的。在化学计量比BAS系微晶玻璃中添加1%ZrO2在850℃保温12h,实现了六方钡长石→单斜钡长石的完全转变。

BaO-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃密度的计算

为了评估密度作为BaO-Al2O3-SiO2(BAS)微晶玻璃晶化热处理和质量监控手段的可行性和准确性,提出一种测定微晶玻璃密度的方法。利用X射线衍射和Rietveld结构精修法准确测定烧结制备的BAS微晶玻璃中各晶相的质量分数和密度,研究了加和法则应用于BAS系微晶玻璃的准确性。对比精修得到的晶相的晶胞参数和对应标准卡片上纯晶相的晶胞参数,得到样品中各晶相的密度。结果表明:BAS微晶玻璃中各晶相与对应纯晶相的密度差别极其微小。利用获得的各相的质量分数,根据玻璃工艺学的经验数据计算残余玻璃相的密度。最后,根据加和法则计算得到BAS微晶玻璃样品的密度,所得的密度值与利用Archimedes法测得的密度值的相对偏差小于1.4%。

BaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃析晶机理研究

利用烧结法制备化学计量比和高Ba含量的两组BaO-Al_2O_3-SiO_2(BAS)系微晶玻璃,采用等转化率法计算玻璃粉的活化能随析晶过程的变化,利用线性回归的方法确定最概然析晶机理函数,进而对比研究添加ZrO_2和提高Ba含量对BAS系微晶玻璃析晶过程的影响.结果表明,4种成分的BAS系玻璃的最概然析晶机理函数均为SB(m,n)函数,析晶过程中存在自催化的相变机制.在化学计量比的BAS系玻璃中添加ZrO_2或者提高Ba含量,对六方钡长石的析出表现为促进作用,并且随着温度的降低或者析晶过程的进行,促进效果更加明显.在高Ba含量的BAS系玻璃中添加ZrO_2对六方钡长石的析出表现为抑制作用,并且随着温度的升高抑制效果更加明显.

晶种对低温烧结BaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃析晶的影响

用烧结法制备了化学计量比和高Ba含量的两组BaO-Al_2O_3-SiO_2(BAS)系微晶玻璃,研究了晶种对低温烧结BaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃析晶的影响.结果表明,玻璃的软化温度随着晶种含量的增加而提高.在两组玻璃粉中添加晶种有助于降低析晶活化能,促进六方钡长石和单斜钡长石的析出;晶种含量为1%时活化能最小,成分为化学计量比的玻璃析晶峰值温度也最低.在850℃保温时间2 h,添加1%晶种的BAS系微晶玻璃全部转变为单斜钡长石.在两组成分的BAS系微晶玻璃中,六方钡长石的析出表现为整体析晶.不加晶种时,单斜钡长石通过六方钡长石一单斜钡长石的晶型转变析出,表现为整体析晶;添加晶种后,单斜钡长石主要因"同构"效应直接从基础玻璃中析出,表现为表面析晶.

Fe_(0.92)Mn_(0.08)Si_x半导体热电性能的研究

采用快速凝固方法制备了FeSi2基热电材料Fe0.92Mn0.08Six(x=1.9、2.0、2.1、2.3、2.5)粉末,在高真空下采用热压法制备了块状热电材料。X射线衍射分析表明,所有试样热压后均达到了相平衡,而且x=1.9和2.0的试样热压后就完成了β FeSi2相转变,随着Si含量的增加,β相逐渐减少,α相逐渐增多。热压试样经800℃退火20h后,完全转变为β半导体相。热压退火试样的致密度为93%～98%。研究发现,弥散分布的过量Si较少时,有利于提高β FeSi2基热电材料的性能。名义成份为Fe0.92Mn0.08Si2.1的试样在高温区的无量纲优值最大,650℃时达到0.18。但是,当Si过量较多时,试样的热导率明显增加,显著降低了试样的优值。

原位氧化对Al掺杂β-FeSi_2热电材料结构与性能的影响

研究了快速凝固/热压Al掺杂FeSi_2基合金中的微观组织特征以及原位生成氧化物颗粒对热电材料电学性能的影响。结果表明,随着对快速凝固粉末氧化处理时间的延长,p型掺杂的β-FeSi_2半导体会先转变成n-型,然后又转变成p-型半导体,并存在“热伏极性反转”现象.氧化处理降低β-FeSi_2基热电材料的电学性能,未经氧化处理的FeAl_(0.1)Si_2材料在测量温度范围内的功率因子最大,在500℃达到465μW·m^(-1)·K^(-1)。

晶化时间对BaO–Al_2O_3–SiO_2微晶玻璃相转变和热膨胀系数的影响

用X射线衍射、差示扫描量热法和热膨胀系数测试研究了BaO–Al2O3–SiO2(BAS)系微晶玻璃的不同晶化时间对其相组成和热膨胀系数的影响。结果表明:在850℃,BAS玻璃快速晶化析出六方钡长石;随着晶化时间的延长,六方钡长石逐渐向单斜钡长石转变;当晶化时间为24h时,六方钡长石完全转变为单斜钡长石。微晶玻璃的相组成与热膨胀系数的关系近似满足两相模型,可通过改变晶化时间来控制相组成,方便的获得热膨胀系数在(4～8.75)×10–6/℃范围内可调整的BAS系微晶玻璃。

磷酸镁水泥的制备及其快速修补应用研究进展

磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)是一种基于氧化镁和磷酸盐的酸碱反应而凝结硬化的新型胶凝材料。该材料具有凝结速度快、早期强度高、粘结性能好、干燥收缩小、耐磨、抗冻等特点。优异的性能使其能够替代传统水泥基修复材料,满足水泥混凝土结构修复要求,已成为目前快速修补材料研究的热点之一。本文对近年来MPC用作快速修补材料方面的研究进展做了综述,分别讨论了MPC的凝结时间、流动性、强度发展、与旧混凝土结构的粘结性能、体积稳定性及其影响因素。在此基础上讨论了MPC作为修补材料存在的问题并给出了相关的建议。

高速电弧喷涂层在钢结构防腐蚀中的作用及应用现状

高速电弧喷涂技术是一种优质、高效、低成本的再制造工程关键性技术。为此,综述了高速电弧喷涂层在腐蚀环境中的防护作用及其应用状况,展望了高速电弧喷涂技术在钢结构防腐蚀领域的发展趋势。

16MnR钢表面复合涂层耐蚀性的电化学阻抗谱研究

在16Mn R钢上用电弧喷涂制备了铝涂层,然后涂装了纳米环氧涂层体系作为其封闭涂层。通过电化学阻抗谱(EIS)和浸泡试验研究了铝/纳米环氧封闭复合涂层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性以及防护机制。复合涂层体系对基体的保护过程可以分为4个阶段:介质渗入有机涂层阶段,铝涂层与介质接触阶段,铝涂层腐蚀产物形成屏蔽层阶段,以及腐蚀产物渗透封堵有机涂层孔隙阶段。腐蚀介质不断渗透到有机涂层的孔隙,使其体积膨胀,孔隙增大,导致涂层电阻Rc随浸泡时间延长而减小。

MAS系LTCC流延浆料的研究

以在LTCC领域具有广泛应用前景的MAS（MgO—A12O3-SiO2）系微晶玻璃作为功能相，系统地研究了粉体粒径、玻璃粉含量及各有机组分的含量对流延浆料流变性能及分散稳定性的影响，结果表明：选用D50为2．23μm的粉体，当φ（玻璃粉）为20％-25％，φ（粘结剂）为15．5％-19％，增塑剂，粘结剂比值R为0．65，φ（分散剂）为4．8％时，浆料黏度适宜，分散稳定性良好。

钢结构防腐蚀用无机富锌涂料

介绍了钢结构防腐蚀用无机富锌涂料的成膜机理、种类,指出了其耐蚀机理及研究应用进展;总结了水性和醇溶型无机富锌涂料的性能特点;简述了重防腐蚀领域无机富锌涂料应用中亟需解决的问题。

硼硅酸盐玻璃/Al_2O_3低温共烧陶瓷介电性能研究

采用硼硅酸盐玻璃与氧化铝复合烧结制备了硼硅酸盐玻璃/Al2O3系低温共烧陶瓷基板材料,研究了玻璃含量以及玻璃中碱金属离子的含量对介电性能的影响。结果表明,该体系复合材料介电常数随碱金属离子的增加有所增大,复合材料介电常数符合李赫德涅凯对数法则,并随复合材料玻璃含量的增加而减小;复合材料介质损耗随碱金属离子的增加而显著增大。

热处理对柯尔碱膨润土微观结构和物化性能的影响

膨润土的热稳定性及其热处理过程中微结构和性能的变化直接影响着膨润土在矿物材料领域的应用,因此研究热处理过程中膨润土成分结构的演化以及表面性质的变化具有重要意义。目前对膨润土的研究多集中在钠化改型、有机化改性以及改型改性后的结构和性能方面,而对膨润土热处理过程中的微观结构和物化性能变化研究有待加强。本文以新疆柯尔碱膨润土为研究对象,在不同温度下进行热处理,利用X射线荧光光谱法分析原土的化学成分,通过同步热分析、X射线衍射、红外光谱以及扫描电镜等技术对热处理产物进行了物相分析和结构表征,并研究了比表面积、吸蓝量及胶质价在升温过程中的变化特征。结果表明:随着热处理温度的升高,柯尔碱膨润土的比表面积逐渐减少,物相组成和结构都发生了很大变化。加热到600℃后,膨润土的吸蓝量和胶质价急剧下降,其主要成分蒙脱石八面体片中的羟基开始脱出,层状结构发生破坏;800℃后蒙脱石相已经消失;1000℃时产生新的矿相--堇青石,粉末颗粒出现熔融现象;1200℃后转变为方石英相,颗粒基本完全熔融,重结晶现象明显。研究认为,600℃时柯尔碱膨润土的膨胀性和分散性基本丧失,矿物物化性能失效。