高性能β″-Al_2O_3陶瓷压型粉料的制备

本工作研究了β″-Al2O3陶瓷压型粉料的化学组成；制备方法对其密度、电导及显微结构的影响．与水基料浆喷雾干燥相比，酒精基料浆稳定性好，易于调制，其喷雾干燥粉料收获率高，化学组成均匀，耐大气湿气性好，粉体颗粒可在较低压力下被压碎，生坯压实密度较高．采用Li2O－Al2O3和Na2O－Al2O3混合物的高温煅烧产物为组元，配成化学组成为0.69～075wt％Li2O，8．85～9．10wt％Na2O，其余为Al2O3的酒精基料浆喷雾干燥粉料，可获得密度、电导和显微结构俱佳的高性能β″-Al2O3陶瓷．

多晶β″-Al_2O_3的稀土离子交换——Ⅲ.电导性能研究

由 Naβ″-Al_2O_3通过离子交换得到了 Ce^(3+)β″-Al_2O_3和 Eu^(2+)β″-Al_2O_3陶瓷。测定表明,不同条件下制备的 Eu^(2+)β″-Al_2O_3样品均具有较好的导电性,而 Ce^(3+)β″-Al_2O_3导电性较差。Eu^(2+)β″-Al_2O_3的δ_(300)℃>1×10^(-3)(Ω·cm)^(-1),其电导率—温度曲线上～300℃处出现明显的转折,活化能相应地从0.88eV 减小到0.22eV。实验发现,当少量的 Na^+被 Eu^(2+)离子交换后,引起电导率急剧下降;交换率>19.9%后,电导率基本不变。根据混合离子 Na^+-Eu^(2+)β″-Al_2O_3的电学特性提出了 Eu^(2+)离子交换的模型。

Naβ/β″-Al_2O_3膜的制备与电学性能研究

通过MgAl_2O_4-α-Al_2O_3复合相陶瓷基体与Li_2O、Na_2O气氛的反应制备了Li_2O和MgO共同稳定的Naβ／β″-Al_2O_3膜．相分析的结果表明，反应温度是决定膜中Naβ／β″Al_2O_3相形成速率的主要因素，当温度低于1100℃时，。α-Al_2O_3基体不能转化为β／β″-Al_2O_3。基体中的MgAl_2O_4可以促进膜的形成，并降低膜的形成温度.交流复阻抗谱和四极法测量的结果表明，复合基体表面形成的β／β″-Al_2O_3膜具有良好的离子导电性，但其中少量第二相MgAl_2O_4的存在会使电导率有所降低，同时电导活化能相应增大.

多晶 Na-β″-Al_2O_3的 Ag^+交换及性能研究

研究了多晶 Na-β″-Al_2O_3的 Ag 离子交换动力学,采用一维双面扩散模型处理,求得离子交换过程中 Na^+、Ag^+的互扩散系数.样品的形貌和结构采用 EPMA、SEM、XRD 等分析技术进行观察和分析.测试了 Na-β″-Al_2O_3和 Ag-β″-Al_2O_3及部分 Ag^+交换的 Na/Ag-β″-Al_2O_3样品的电导率,并进行了理论分析.

Ag-β″-Al_2O_3分解电压和电解过程中电学行为的研究

本文测定了Ag-β″-Al_2O_3材料在18℃时的分解电压。以交流复阻抗谱技术研究了不同电分解时间试样的电学性能。实验结果发现晶粒电导率、晶界电导率均随电解时间而增大。

用复数阻抗谱法对β″-Al_2O_3陶瓷的分析

应用复数阻抗谱测量方法及解析拟合程序,得到 Au/β″-Al_2O_3/Au 系统的阻抗谱及阻抗与频率的依赖关系,从而说明化学组分及埋料烧成时间对β″-Al_2O_3晶粒电阻和晶界电阻的影响。计算的均方根误差一般在0.05Ω左右。

铀对α-Al_(2)O_(3)中氢与本征点缺陷相互作用的影响

在长期高温服役过程中,铀床的氚渗透泄露问题是聚变堆涉氚系统中需要关注的焦点之一,而一种行之有效的解决思路是在内壁制备阻氚涂层.然而,服役过程中通过热扩散渗入涂层内部的铀可能在阻氚涂层氢行为中起作用,进而影响其服役可靠性.基于此,采用第一性原理计算方法,研究了铀对α-Al_(2)O_(3)中氢与本征点缺陷相互作用的影响.结果发现,铀对α-Al_(2)O_(3)中空位型本征点缺陷及氢相关缺陷的存在形式、电荷态及相对稳定性有重要影响.从形成能观点来看,铀对α-Al_(2)O_(3)中空位型本征点缺陷及氢相关缺陷的形成有利,且α-Al_(2)O_(3)中空位型点缺陷对氢的捕陷能力因铀的引入显著增加.研究结果对α-Al_(2)O_(3)基内壁阻氚涂层在氚工艺系统铀床中应用的可靠性评估具有重要的指导意义.

MnCe-Al_(2)O_(3)球形颗粒的制备及其催化燃烧环己烷性能

挥发性有机物(VOCs)的大量排放会导致环境污染和健康危害,催化燃烧是高效降解VOCs的重要手段之一.采用海藻酸盐溶胶-凝胶法合成了MnCe-Al_(2)O_(3)球形颗粒作为环己烷催化燃烧催化剂,结果表明,Mn催化剂中适当添加Ce可提高MnOx的分散性,降低催化剂H_(2)-TPR还原温度.催化剂中Mn和Ce摩尔比为3∶1、煅烧温度650℃时,催化剂催化燃烧环己烷活性最高,可以在345℃实现环己烷的完全转化.反应24 h后,催化剂仍显示出几乎100%的环己烷转化率,表现了良好的催化稳定性.与浸渍法制备的催化剂相比,MnCe-31-Al_(2)O_(3)-650催化剂活性更高.

铝源和pH值对溶胶-凝胶法制备α-Al_(2)O_(3)粉体的影响

本文以硫酸铝、硝酸铝和氨水为原料,通过溶胶-凝胶法制备了形貌规则的α-Al_(2)O_(3)粉体。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)系统地研究了不同铝盐质量比和溶液的pH值对氧化铝粉体物相组成、形貌和分散性的影响。结果表明,通过调节硝酸铝和硫酸铝的质量比可以改变α-Al_(2)O_(3)粉体的分散性和形貌。其中,硫酸根离子的加入使得氢氧化铝前驱体转变为勃姆石相,且制得的α-Al_(2)O_(3)粉体形貌规则。随着pH值的升高,前驱体物相由无定形氢氧化铝经勃姆石相转变为拜耳石相,且制得的α-Al_(2)O_(3)粉体团聚严重。当硝酸铝和硫酸铝的质量分数分别为75%和25%,溶液pH值为7时,前驱体在1200℃下加热2 h,能够制得分散性良好、形貌规则的α-Al_(2)O_(3)粉体。

MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)类Fenton体系催化降解碘帕醇的性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板,以硫代乙酰胺为硫源、钼酸钠为钼源,采用水热两步法制备了MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)复合材料。采用SEM、XRD等对MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)的形态结构进行了表征分析,考察了MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系催化降解碘帕醇(IPM)的效能和作用机理。结果显示,Fe_(3)O_(4)成功负载在MoS_(2)表面,且MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)呈均匀分散的花球状结构,提供了更多催化活性位点。在溶液初始pH为4,MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)投加量为0.15 g/L,H_(2)O_(2)浓度为0.5 mmol/L,IPM浓度为5μmol/L条件下,反应30 min后MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系对IPM的降解率达到89.85%,与Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系相比,对IPM的降解率提高约12%。MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系降解IPM的主要活性物种为·OH和^(1)O_(2)。利用外加磁场能够实现MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)催化剂的循环再利用,6次循环使用后,反应30 min时MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系对IPM的降解率仍在80%以上,表明MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)在反应过程中具有良好的稳定性。

超声功率对连杆轴瓦Ni-Al_(2)O_(3)镀层耐磨性能的影响

用超声-喷射电沉积方法研究了超声波功率对连杆轴瓦表面Ni-Al_(2)O_(3)镀层耐磨性的影响。用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨率电子显微镜(TEM)对Ni-Al_(2)O_(3)镀层的表面形貌、物相组成、组织结构进行分析,用摩擦磨损试验机及纳米显微硬度计对镀层的显微硬度及耐磨性能进行研究。结果表明:超声波功率通过空化效应及微射流作用搅拌镀液,可使Al_(2)O_(3)纳米粒子更好的悬浮在镀液中,从而影响镀层耐磨性。当超声波功率为200 W时,Ni-Al_(2)O_(3)镀层中Ni峰低且宽,镀层晶粒细小,结构致密,显微硬度达到639.2HV,摩擦因数和磨损质量损失分别为0.53和0.27 mg。涂覆Ni-Al_(2)O_(3)镀层的连杆轴瓦磨损量仅为0.31 mg,耐磨性高于未涂覆Ni-Al_(2)O_(3)镀层的连杆轴瓦。

国产Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料的室温和1000℃拉伸性能

连续氧化铝纤维增强氧化铝复合材料(Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3))是发展高性能航空发动机热端部件的理想材料。本工作研究了国产Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料的室温和1000℃拉伸力学性能,使用SEM观察拉伸试样的微观形貌和断口形貌,使用TEM观察纤维的微观结构,采用Weibull分布统计分析抗拉强度,利用纤维推入法得到纤维/基体界面剪切强度。结果表明,国产Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料室温抗拉强度为(257±31)MPa,1000℃的抗拉强度为室温的78%,已达到国际Nextel610/Al_(2)O_(3)水平。研究发现,界面结合强度是影响抗拉强度的主要因素。界面结合强度较低,纤维拔出长且分散,抗拉强度高;界面结合强度较高,发生纤维束断裂,且纤维拔出变短,抗拉强度低。

Si掺杂对Ga_(2)O_(3)/BP异质结光电性能调控的第一性原理研究

近年来,氧化镓(Ga_(2)O_(3))是新一代超宽禁带(4.9 eV)半导体,基于优越的热稳定和化学稳定性、高击穿场强和可见光透过率等优点,在日盲紫外探测器和透明光电器件领域中引起了广泛的关注.但是,Ga_(2)O_(3)基光电器件存在迁移率较低而限制其应用的现象,而构建合适的Ga_(2)O_(3)异质结是改善光电探测器的光电性能的有效手段之一.基于第一性原理构建β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结模型,研究了氧空位(Vo)和Si掺杂对β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结光电性质的调控以及相关机理.结果显示:β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结结构有效降低β-Ga_(2)O_(3)功函数,提高灵敏度,Si掺杂降低结合能,增强稳定性;β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结有效减小带隙,Si掺杂以及氧空位的存在,进一步减小带隙,增强光导电性,并且Si掺杂引起了光电导各向异性.此结果对改善Ga_(2)O_(3)基异质结光电性能提供理论参考.

β-Al_(2)O_(3)与金属铝的阳极键合及性能分析

采用高纯铝片与β-Al_(2)O_(3)陶瓷片进行阳极键合实验,通过控制键合温度和电压,研究了键合界面的微观结构和元素分布。实验结果表明,在适当的温度和电压下,铝与β-Al_(2)O_(3)界面形成了致密且无裂纹的过渡层,过渡层厚度约为5μm。扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析结果显示,界面处O、Na、Mg元素在铝中的扩散程度较小,主要是由于这些元素的低扩散系数和界面化学反应的阻碍作用。此外,力学性能测试结果表明,键合强度随着键合温度和电压的增加而显著提高,其中键合电压对剪切强度的影响更为显著。在900 V和500℃条件下,接头剪切强度达到3.6 MPa,断口主要发生在β-Al_(2)O_(3)基体中,表明键合界面强度高于基体强度。该研究为优化阳极键合工艺参数提供了理论依据和实验支持,对新材料在阳极键合中的应用起到了一定的推动作用。

γ-Al_(2)O_(3)载体的水热合成及其加氢性能

以ρ-Al_(2)O_(3)和NH4HCO3为原料,采用水热法合成出γ-Al_(2)O_(3)的前驱体碳酸铝铵(AACH),考察了原料配比和反应时间对合成产物的影响,利用X射线衍射仪、物理吸附分析仪、化学吸附仪对2种不同前驱体制得的载体进行表征,并对2种载体制得的催化剂进行了加氢脱硫脱氮性能评价。结果表明:在n(HCO_(3)^(-))/n(Al^(3+))为1.5∶1.0,100℃反应14 h下制得具有棒状结构、结晶度较好的AACH;相比由传统拟薄水铝石制得的载体,由AACH制得的载体具有较高比表面积和大孔容,有效孔径(4~10 nm)的孔容占比更高,且利于反应进行的中强酸更多,且所制备催化剂的脱硫脱氮活性更佳。

基于Fe_(2)O_(3)的片状α-Al_(2)O_(3)包覆研究

首先以片状α-Al_(2)O_(3)为基质,以FeCl_(3)为铁源,采用液相沉积法制备了Fe_(2)O_(3)/α-Al_(2)O_(3)珠光颜料,并借助SEM、EDS、XRD等手段对制备的珠光颜料进行性能表征,考察了反应pH值、反应温度、铁盐浓度、添加剂用量等因素对片状α-Al_(2)O_(3)包覆率的影响,得到了制备铁系包覆片状α-Al_(2)O_(3)的最佳制备工艺参数,同时了解了各参数影响包覆率的主次顺序,并在此基础上着重探讨了六偏磷酸钠对包覆率产生影响的机理。结果表明:影响包覆率的主次顺序依次为反应pH值、反应温度、添加剂用量、铁盐浓度;在最优的工艺参数下制备出来Fe_(2)O_(3)/α-Al_(2)O_(3)的包覆率为20.93%;样品的表面形貌光滑平整且包覆完整。

β-Ga_(2)O_(3)热电性能的第一性原理计算

通过使用第一性原理计算方法和玻尔兹曼输运理论,计算了β-Ga_(2)O_(3)的电学、热学和热电性质,并得出了热电性能因子随载流子浓度和温度的变化规律.此外,还考虑了声子散射和极性光学声子散射对平均电子弛豫时间的影响,并详细描述了不同载流子浓度和温度下β-Ga_(2)O_(3)的Seebeck系数、电导率、电热导率和功率因数的计算结果.最后,给出了β-Ga_(2)O_(3)的热电性能因子随载流子浓度和温度的变化趋势.结果表明,在高载流子浓度和高温下,β-Ga_(2)O_(3)具有较高的热电性能因子.

Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物加氢

以γ-Al_(2)O_(3)为原料、碳酸铵为沉淀剂,采用沉积-沉淀法制备了Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,将其应用于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物催化加氢。通过XRD、TEM、XPS、1HNMR和DSC对催化剂和产物进行了表征。考察了载体种类、Ni理论负载量(以载体质量为基准,下同)、反应条件对SIS加氢反应的影响。结果表明,以γ-Al_(2)O_(3)为载体并负载10%的Ni为催化剂、环己烷为溶剂、反应温度为140℃、反应压力为1MPa、反应时间3.0 h的条件下,催化剂具有最优活性,聚异戊二烯嵌段加氢度达到85%,副反应苯环的加氢度<10%。

Al_(2)O_(3)和MgO对高炉初渣黏度及结构的影响

以CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)-10%FeO系高炉初渣为研究对象,固定二元碱度为1.6,探讨了Al_(2)O_(3)和MgO质量分数对其黏度及结构的影响。结果表明,Al_(2)O_(3)质量分数由6%增至9%引起初渣黏度剧烈降低,Al_(2)O_(3)进一步增多使黏度缓慢升高;MgO质量分数增加,使初渣黏度呈“V”型变化,MgO质量分数为10%时黏度最低;Al_(2)O_(3)和MgO分别表现为酸性和碱性,聚合和解聚Si-O网络结构而不改变Al-O网络。黏度规律是固相晶体数量和液相网络聚合度变化的综合影响结果。