省级矿物材料实验教学示范中心的建设与管理

通过在建设省级矿物材料实验教学示范中心过程中对中心管理体制、运行机制和实验课程体系的改革与创新,阐述了如何利用实验教学示范中心这个平台在创新型人才培养中发挥最大的功效,从而全面提高实验教学质量,提升学生的创新和实践能力。

多热源真空合成高纯度、高密度、大粒径3C-SiC微粉

采用多热源真空合成法,以纯度分别为99%(质量分数,以下同),90.87%的微米级硅质原料、碳质材料,在自行研制的多热源炉内合成高纯、高密度、大粒径的3C-S1C微粉。实验研究碳硅物质的量比、原料粒度以及反应温度对合成产物的影响。结果表明:碳与硅物质的量比为1.05:1时,合成的3C-S1C微粉SiC的纯度达到99.99%;与硅质原料相比,碳质原料粒度对产物粒度影响更为显著,增加碳质原料的粒度,可获得粒度更大、晶型更完整的3C-S1C微粉,微粉的平均粒径2。可达21.7叩;在1300~1800内,温度越高,产物晶型愈完整,粒径更大,结构更致密,平均密度可达3.212 g/cm3.

超微粉体上升层流水力分级实验研究

以中位粒径d50为1.14μm的β-SiC超微粉体为分级原料,采用自行研发的上升层流水力分级方法进行分级实验研究,以示踪液进行分级管内流态的观察和判别。结果表明,通过调节多孔陶瓷模块结构和水流速度,能获得稳定、均匀的层流力场;在层流状态下,流体速度为2.5、2.0 m/h时,在不同高度的取料口处获得平均粒径分别为0.86、0.75、0.50、0.40μm的分级产物,实现β-SiC超微粉体的精细分级。

β-SiC微粉的气流分级工艺

采用生产型流化床对喷式气流粉碎分级机对β-SiC微粉进行气流粉碎分级实验研究,通过探讨不同的工艺参数对分级效果的影响,确定最佳进料速率、每一个粒级的产物所对应的最佳分级轮转速和进料粒度,并优化工艺流程。结果表明,最佳进料速率为42 kg/h;针对不同粒度的产物确定了最佳的分级轮转速;采用优化工艺能够高效地、稳定地获得不同粒径的分级产品,可实现粒度大于W2.5产品的β-SiC微粉的精细分级,分级产物粒度分布窄,颗粒形貌均匀。

机械粉碎法制备β-SiC纳米粉体及其特性分析

为获得批量制备技术,采用机械粉碎法制备高纯β-SiC纳米粉体;通过实验研究不同粒径的β-SiC纳米粉体的粒度分布、球形度变化规律、微观结构和分散稳定性等特性。结果表明:机械粉碎法适合制备粒径小于200 nm的β-SiC纳米产品,产品粒度最小可达30 nm;砂磨时间越长,产物粒度越细,粒度分布越窄,产品的球形度越好;β-SiC衍射峰强度随粒径的减小而减小,峰形宽化明显,晶格结构出现由单晶向多晶的转变,并于颗粒外层诱发厚度约5 nm的无定形二氧化硅氧化层;纳米β-SiC浆料在pH值为2~11时没有出现等电点,在中性和碱性条件下分散稳定性良好。

增材制造原材料发展现状

增材制造是近30年快速发展的先进制造技术,其优势在于三维结构的快速和自由制造,对传统机械制造行业产生了巨大的影响。原材料作为增材制造的物质基础,其性能和价格将是制约增材制造快速发展的瓶颈。根据化学成分分类综述了高分子材料、金属材料、陶瓷材料在增材制造领域的应用现状,指出国内增材制造原材料的问题和差距,并对未来的发展方向进行展望。

砂磨制备纳米立方碳化硅及表面特性

为探讨机械粉碎法批量制备立方碳化硅纳米粉体的可行性,以平均粒径Dv(50)为2.49μm立方碳化硅为原料,采用具有一定实验体量的30 L型砂磨机对250 kg浆料进行砂磨实验研究。通过对砂磨产物的粒度、微观形貌、表面结构、Zeta电位等测试,分析了纳米碳化硅的粉碎机理及其表面特性。结果表明:砂磨过程中产物的粒径下降速率会发生数量级的变化,可将其划分为快速粉碎、慢速粉碎和均化、整形3个阶段。采用0.3~0.4 mm的碳化硅介质球,经砂磨40 h粒径可批量制备Dv(50)在100 nm,单颗粒粒径在30~50 nm的纳米颗粒,且粒度均匀,球形度良好。砂磨制得的纳米立方碳化硅,表面含有大量的羟基和二氧化硅,具有很好的亲水性,其表面特性与纳米二氧化硅相近。在pH≥7下分散稳定性良好,尤其在pH为9时Zeta电位绝对值最高可达60 mV以上,粒径达到最小值103 nm,分散稳定性最好。表明砂磨制备的纳米立方碳化硅在中性和碱性条件下具有良好的分散稳定性,可用于机械抛光、陶瓷湿法成型、涂层等工业应用领域。

材料类专业“五段式”实践教学平台的建设

针对目前工科院校材料类专业应用创新型人才的培养存在实践教学不规范、校外实践基地难以维持、校内实践平台缺失等问题,通过分析材料类专业工程人才的培养现状以及社会需求,构建可让学生经历工业生产环节全程训练的五段式实践教学模式。通过整合学院原有实验室的资源,创建了模型实体影像实践教材中心、校内工业实验室实践教学基地和共建校外实践教学基地,为五段式实践教学的顺利实施提供了强有力的平台支撑,提升了实践教学质量。

培养学生实验安全意识的研究与探讨

学生作为参与实验室学习、科研工作的主体,其安全意识的强弱直接影响着高校实验室的安全管理。本文从培养学生安全意识的角度出发,通过创建良好的安全实验环境、加大安全教育力度和培养学生安全实验习惯等措施,强化学生的实验安全意识,从而切实提高高校实验室的安全管理水平。

自制可视化粉体分级装置在材料类专业综合实验中的应用

利用自制的微纳米粉体分级装置开设了微纳米粉体分级综合实验。分级全程可视化操作,让学生对微纳米粉体分级原理、分级过程和分级效果有一个全面的了解。通过让学生接触所在专业的科学前沿,进一步培养学生对科学的兴趣以及动手操作能力和创新创造精神。阐述了该装置的设计思路、工作原理、结构特点、可完成的实验内容和取得的成效。

无限微热源法合成的β-SiC晶须与颗粒的分离

对无限微热源法合成的β-SiC晶须(β-SiCw)和颗粒的特性进行了分析和比较,在此基础上对各种分离方法进行了实验。结果表明,湿筛和自由沉降分级可使β-SiCw富集于0～60μm粒级的产品中,品位从10%提高到25%;采用活性炭吸附小颗粒,晶须品位达到65.70%;利用液-液萃取分离法,晶须品位可达75.90%;若将活性炭吸附和液-液萃取分离工艺进行组合,可将晶须品位提高到81.50%,综合回收率达到75.40%。

β-SiC微粉中杂质碳的去除工艺研究

借助激光粒度仪、综合热分析仪、X射线衍射仪和化学分析手段,研究了无限微热源法合成的β-SiC微粉中杂质碳的粒度组成和氧化特性,以及主成分β-SiC的氧化特性,得到了空气氧化法去除β-SiC微粉中杂质碳的最佳工艺条件为:氧化温度800～900℃,氧化持续时间为1h。

光伏产业和多晶硅技术现状与发展

人们对能源短缺和环境问题的关注促使光伏产业在近年来取得了迅速发展,作为光伏产业的基础材料——多晶硅的制备技术及其发展因此而备受瞩目。中国已成为光伏产品的重要生产大国和出口大国。本文回顾了国内外光伏产业和多晶硅生产技术的现状和最新进展。指出化学法是目前国际多晶硅生产的主流工艺,但冶金法将成为集质量、成本和环境效益为一体的更具发展潜力的工艺技术,其发展重点是低成本高效率的提纯方法的进步。

聚乙烯亚胺对β-碳化硅粉体的表面改性研究

采用聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,PEI)作为表面活性剂对工业用β-SiC超细粉体进行表面改性,采用离心式喷雾干燥技术对碳化硅浆料进行干燥。通过扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、粉体综合测试仪测试了改性前后粉体的形貌、表面性质、粒度及流动性。结果表明:PEI在粉体表面形成了包覆层,使粉体团聚现象减少;喷雾干燥大大地提高了粉体的流动性,综合流动性指数由原粉的44增加到88;改性并没有改变粉体内部的物相与结构;PEI仅仅是吸附包覆,通过空间位阻效应使得粉体稳定分散。

硼玻璃为助烧剂制备β-SiC超精油石

以硼玻璃、长石、刚玉混合粉为烧结助剂,β-SiC为主料,精萘作为造孔剂,采用低温无压烧结制备β-SiC超精油石。通过xRD、SEM、万能试验机及洛氏硬度测定等测试手段对油石试样的物相结构、微观形貌、抗弯强度及硬度进行了表征,探索了不同质量分数的硼玻璃对β-SiC超精油石气孔率、密度、抗弯强度和硬度的影响。结果表明:硼玻璃质量分数为9%时,β-SiC超精油石的气孔率为53.9%,密度为1.21 g/cm^3,抗弯强度为25.8 MPa,洛氏硬度为43.2 HRB;用于超精加工时,其超精余量为8μm,可满足试样的超精加工要求。

新能源材料专业互联网实验课程改革探索

新能源材料作为新兴产业,其发展需要大批专业人才,而国内新能源材料专业刚刚起步,实验课程体系设置及设备都尚未跟进,互联网实验室可以根据建设背景与学科特点建设与之相适应的实验平台,本文在现有新能源材料实验室基础上,通过互联网的加入对新能源材料专业的实验教学体系建设进行探讨。

无限微热源法合成β-SiC微粉

以工业硅质和碳质原料,在催化剂的作用下,通过无限微热源法一次合成β-SiC微粉。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、化学分析及激光粒度分析仪等分析测试手段对合成产物进行了表征。结果表明,合成产物晶相为β-SiC,纯度达98%以上,主要为无定形和半自形团聚物,一次粒度在10μm左右,二次粒度D95在62μm左右,D50平均为25μm。

β-SiC微粉过滤分级实验研究

针对磨料微粉精细分级存在的困难,自行设计了过滤分级装置。研究了料浆浓度、原料粒度、滤层粒度和厚度以及横截面积对β-SiC微粉过滤分级结果的影响。实验结果表明:该分级装置可以实现亚微米粒径的精细分级,可稳定获得W3.5、W2.5、W1.5的β-SiC微粉产品,分级精度好、分离效率高,实现了对β-SiC微粉窄级别的分级。

β-SiC微粉溢流过滤分级实验研究

采用湿法水力溢流过滤的方法对β-SiC微粉进行分级,达到了溢流分级与过滤分级的双重功效.通过实验研究了溢流流量及床层高度对溢流过滤分级效果的影响,并对分级后的产品进行了粒度分析及SEM电镜分析.研究表明,溢流过滤分级法可以实现5μm以下β-SiC颗粒的精密分级;能稳定获得W5、W3.5、W2.5、W1.5的分级产品,而且分级精度较好、产率较高,达到了对β-SiC微粉窄级别稳定分级的新要求.