纳米BN颗粒对7075铝合金微弧氧化膜结构及耐磨性能的影响

为提高7075铝合金表面的耐磨性能,在掺杂纳米BN颗粒的电解质溶液中通过微弧氧化技术构筑铝合金表面硬质陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、粗糙度仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等表征方法,研究了加入纳米BN颗粒对微弧氧化过程起弧电压及涂层的表面形貌、孔隙率、物相组成、厚度、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能的影响。结果表明:涂层主要由α-Al_(2)O_(3)相和γ-Al_(2)O_(3)相组成;纳米BN颗粒提高了起弧电压,增加了涂层的厚度、粗糙度、硬度;当添加0.3 g/L纳米BN颗粒时,所得微弧氧化涂层的综合性能最佳。此时涂层中的微孔数量少、孔径小,致密度高,其表面孔隙率从未添加的6.617%降到3.518%;硬度达到最高值916.7 HV_(10 N),厚度20μm,粗糙度2.38μm;摩擦系数降低至0.7,磨损率降低至7.84×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。

纳米BN作为水基润滑添加剂在镁合金表面的摩擦学行为研究

为提高镁合金表面的减摩抗磨性能,采用往复式摩擦磨损试验机,研究了含不同质量分数纳米BN的水基润滑液在镁合金/钢摩擦体系的摩擦学性能演变规律。结果表明,试样的摩擦系数和磨损量均随着纳米BN在润滑液中的含量的增加而先降低后增加。当纳米BN在润滑液中的质量分数为0.5%时,润滑液表现出的摩擦学性能最优,该条件下的摩擦系数和磨损量相较于去离子水条件下的摩擦系数和磨损量分别降低了38.5%和70%。纳米BN水基润滑液优异的减摩抗磨性能归因于纳米BN在磨痕表面的沉积,从而在摩擦界面间形成了保护膜,进而有效避免了摩擦副之间的直接接触。

聚酰亚胺基BN微纳米复合材料的电气绝缘性能研究

通过原位聚合法制备了不同BN掺杂含量的聚酰亚胺基微纳米复合材料,使用扫描电镜、偏光显微镜、电气强度测试仪、介损及介电常数测量系统、皮安表和耐电晕老化实验装置对不同掺杂含量的微纳米复合PI薄膜的结构和电性能及耐电晕老化性能进行了研究。结果表明:随着BN微纳米颗粒掺杂量的增加,复合PI薄膜的电气强度先增大后减小,当掺杂含量为1%时,交流电气强度达到最大值219.6 kV/mm。掺杂BN后,复合PI薄膜的介电常数和介质损耗都有所增加,在高温下的电导电流小于纯PI薄膜。随着BN掺杂量的增加,复合PI薄膜的耐电晕老化性能逐步提升,在掺杂含量为20%时,复合PI薄膜的耐电晕老化时间是纯PI薄膜的116.7倍。

环氧树脂/BN纳米复合材料的制备及性能研究

将偶联剂改性的纳米BN添加到环氧树脂中,制备了环氧树脂/BN纳米复合材料,并研究了纳米BN含量对纳米复合材料热性能、力学性能及电性能的影响。结果表明:随着BN添加量的增加,复合材料的热导率提高,当BN添加量为15%时,热导率为0.301 W/(m.K),是纯环氧树脂热导率的1.394倍。同时复合材料的热稳定性有所提高,当添加量为10%时,热分解温度提高了6.88℃。随着BN添加量的增加,复合材料的冲击强度和介电强度呈先升高后降低的趋势,当BN含量分别为7%和3%时,冲击强度和介电强度达到最大值15.60kJ/m2和28.94 MV/m,分别是纯环氧树脂的1.324倍和1.43倍,表明纳米BN的加入可以提高环氧树脂的综合性能。

纳米AlN／BN复相陶瓷的显微结构与性能

采用尿素与硼酸的反应，在850℃氮气氛下，合成了纳米BN包裹的AlN粉料，通过TEM观察，BN粒径为20-30nm．通过热压烧结制备出纳米h-BN包裹的AlN／BN复相陶瓷，SEM／TEM观察，h-BN呈细针状，针长100-400nm，针宽为30-50nm．当h-BN含量〉20wt％时，其硬度显著降低，提高了材料的可加工性能．

B_4C/BN纳米复合粉末的制备与显微结构的研究

利用H3BO3和CO(NH2)2在高温下发生化学反应生成纳米BN,并且形成纳米BN包覆B4C颗粒的B4C/BN纳米复合粉末。利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)对所制备的复合粉末的物相组成和显微结构进行了研究,并且对热压烧结块材的物相组成进行了研究。物相组成和显微结构的研究结果表明,在850℃氮气气氛下热处理6h所得到的复合粉末主要是非晶态纳米BN涂层包覆在B4C颗粒表面所形成的B4C/BN纳米复合粉末,而且非晶态BN包覆层的厚度为300～500nm。此非晶态BN相在1850℃,30MPa,1h的热压烧结工艺条件下完全转变成晶态的h-BN相。

液固界面反应法制备c-BN纳米晶

通过高能脉冲激光诱导丙酮 六方氮化硼界面反应制备出了立方氮化硼纳米晶体,透射电子显微镜分析表明制备的立方氮化硼(c BN)纳米晶体为直径约30～80nm的类球状晶体。傅立叶变换红外光谱和X射线衍射都分别用来表征c BN的结构。

微纳米氮化硼改性聚四氟乙烯喷口材料耐烧蚀性能试验研究

为了获得耐烧蚀性能优异且综合性能较好的喷口材料配方,以微、纳米氮化硼为无机填料对聚四氟乙烯喷口材料进行填充改性,并对其关键性能进行测试分析。结果表明:当填料填充量低于5%时,纳米氮化硼填充喷口材料的力学性能远高于微米氮化硼填充喷口材料,其耐烧蚀性能和电气强度提升更为显著。

纳米氮化硼含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

在氮气环境下,采用微波烧结技术制备氮化硼纳米粒子增强Ti(C,N)基金属陶瓷,采用SEM观察了其显微组织,并考察了BN含量对材料力学性能的影响.研究表明:纳米氮化硼对Ti(C,N)基金属陶瓷具有明显强化作用,添加1.5%纳米氮化硼时,复合材料的力学性能最佳,抗弯强度(TRS)提高了21.6%,硬度(HRA)提高了1.6%.纳米氮化硼的加入,阻碍了Ti(C,N)颗粒的溶解,金属陶瓷的断口形貌表现为穿晶断裂.

六方氮化硼纳米掺杂增强环氧树脂热学和力学性能的分子动力学模拟

建立纯环氧树脂模型和h-BN/EP复合模型,通过分子动力学方法分别计算h-BN纳米掺杂前后环氧树脂的热学、力学以及介电性能指标,并研究不同含量h-BN掺杂对环氧树脂性能的影响。结果表明:当h-BN质量分数在4%~5%时,环氧树脂的热导率、热稳定性有所提升,刚性和韧性增强了10%以上,同时相对介电常数可达最低值1.236,保持了良好的介电性能。

TiB_2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料的设计与制备

以纳米TiB2和微米TiB2为基体,WC为增强相,h-BN为固体润滑剂,采用热压工艺制备了TiB2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料,并测量了其力学性能。结果表明:与均质TiB2/WC/h-BN微米自润滑陶瓷材料相比,其抗弯强度、断裂韧性与硬度分别提高了15.8%、6.7%和11.1%。用压痕法测量得到材料内部的残余应力,其应力值呈明显的阶梯变化趋势,且关于中间层对称分布,材料表层存在残余压应力,可有效提高材料力学性能与使用性能。显微结构观察显示,TiB2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料晶粒细小、均匀,纳米TiB2颗粒分布均匀,材料断裂模式为典型的穿晶/沿晶混合断裂模式。

AlN/w-BN纳米多层膜的制备及其显微结构

用射频磁控溅射法在硅基片上制备了AlN、BN单层膜及AlN/BN纳米多层膜,采用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、小角度X射线反射仪、高分辨率透射电子显微镜和原子力显微镜等对其进行了表征。结果表明:AlN/BN多层膜具有(103)择优取向,并且当AlN层厚固定时,随着BN层厚的增加,(103)择优取向得到强化;AlN单层膜及AlN/BN纳米多层膜均呈岛状生长,多层膜界面粗糙度及表面粗糙度均随着BN层厚的增加而减小;多层膜中BN的结构与BN的层厚有关,当AlN层厚保持在4.0 nm且BN层厚为0.32~0.55 nm时,可获得晶态w-BN,当BN层厚增至0.74 nm时,BN呈非晶态。

纳米BN对1060铝微孤氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米氮化硼(BN)浓度对铝微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L不同浓度的纳米BN,制备纳米BN复合微弧氧化层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,分别表征纳米BN复合微弧氧化层的微观组织、元素分布及物相组成。采用涂层测厚仪、粗糙度仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段,研究纳米BN对1060纯铝微弧氧化膜层的厚度、粗糙度、显微硬度、摩擦学性能的影响。结果在微弧氧化BN复合膜的表层有弥散分布的BN颗粒,当电解液中添加3 g/L的纳米BN时,制备的微弧氧化层的性能最好,其表面的孔洞数量最少且孔径最小,膜层表面更加致密,其厚度可达到(93.8±1.9)μm,硬度达到(942±51)HV,粗糙度Ra降低为(3.66±0.14)μm,摩擦系数降低为0.55,磨损体积比未添加BN的膜层减少了1.18×10-2 mm3,并且磨痕平整光滑,裂纹较少。结论硅酸盐电解液中加入纳米BN能够改善1060纯铝微弧氧化膜层的综合性能。

油酸修饰纳米BN/TiN润滑添加剂的摩擦学性能研究

使用油酸对BN,TiN,BN/TiN纳米添加剂进行表面改性修饰,通过傅里叶红外光谱仪进行表征,利用四球摩擦磨损试验机考察润滑油纳米添加剂的摩擦学性能。结果表明:油酸成功枝接在纳米颗粒表面,提高其分散性能。与纯基础油相比,纳米添加剂工况摩擦因数降低11.7%,磨斑直径降低29.5%,磨斑表面未出现起皮脱落现象,沟槽深度、宽度明显降低,混合BN/TiN纳米添加剂表现出协同润滑作用。纳米BN,TiN颗粒能够进入摩擦副中,起到微轴承作用,降低摩擦磨损,进入摩擦副中的纳米BN与摩擦副基体材料发生化学反应,生成氮化硼、氧化硼、氧化铁等物质修复磨损表面。

WS_(2)和h-BN纳米添加剂对半流体锂基润滑脂极压抗磨性能影响研究

目的探究片层状的二硫化钨(WS_(2))和六方氮化硼(h-BN)纳米添加剂对00#锂基润滑脂极压性能和抗磨性能的影响,对比2种纳米材料润滑性能的差异。方法分别配制出含WS_(2)和h-BN纳米添加剂的00#半流体锂基润滑脂,对润滑脂的滴点以及锥入度理化指标进行了测定,然后使用MRS10A四球磨损试验机对润滑脂的极压抗磨性能进行考察。通过扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)观察磨斑磨损的形貌特征,并使用光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面的元素进行检测与分析,探讨WS_(2)和h-BN纳米添加剂的作用机理。结果与基础脂相比,含WS_(2)纳米添加剂的润滑脂在质量分数为0.5%时摩擦因数最大可降低12.7%,磨斑直径可降低10.5%;含h-BN纳米添加剂的润滑脂在质量分数为0.25%时摩擦因数降低了4.2%,在质量分数为0.5%时磨斑直径最大降低22.1%;2种纳米添加剂的加入均使润滑脂的最大无卡咬负荷提高了40.0%。通过SEM和OM观察的形貌及轮廓特征可以看出,WS_(2)与h-BN纳米添加剂可以有效地改善磨斑表面质量,降低磨斑表面粗糙度,对磨损表面起到一定的修复作用。XPS元素结果分析显示,WS_(2)纳米添加剂在摩擦表面会发生摩擦化学反应生成Fe_(2)O_(3)、FeO和FeS_(2)等反应薄膜,而在h-BN磨斑表面则主要会反应生成B_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、FeO等反应膜。摩擦反应膜的生成可以起到提高润滑脂极压抗磨性能的作用,而粒子片层间发生滑移时剪切作用力相对较低则是纳米添加剂可以起到降低摩擦因数的主要原因。以WS_(2)和h-BN纳米添加剂复配的铁路机车牵引齿轮脂按Q/CR762-2020《铁路机车牵引齿轮脂》技术指标进行理化性能检测,测定结果完全满足该标准。结论WS_(2)和h-BN都具有明显改善润滑脂润滑性能的作用,WS_(2)对降低摩擦因数的作用好于h-BN,但h-BN可以更好地降低磨损量,两者都可以有效提高润滑脂的极压性能。

Si/Al/BN多层膜的制备及研究

本文采用磁控溅射系统制备了Si/Al/BN多层膜结构,并通过XRD,AFM,傅立叶红外光谱仪,纳米压痕仪等对Si/Al/BN多层膜结构进行了表征,表征结果表明本实验制备的Si/Al/BN多层膜基片符合高频声表面波器件基片的要求,为金刚石/IDT/BN多层膜超高频声表面波器件的制备奠定了基础.

新型BN／Ag二维层状复合材料的导热胶的制备及其导热性能的表征

介绍了一种新型导热胶,该导热胶填充了负载了具有良好导热性的银颗粒的氮化硼薄膜,这种薄膜能极大地提高导热胶的散热性能。这种导热胶是一种常见的胶体,其主要由环氧聚合物组成。它的温度特性通过导热系数测定仪测量,伴随着填充物的增加,导热胶的导热系数也会逐渐提高。当填充物在导热胶中所占的质量分数为2.7%时,其导热系数提高到3.55 W/m·k,与没有填充物的导热胶相比导热系数提高20%,这对提高导热胶性能具有重要的意义,同时,实验结果通过仿真手段也得到了验证。

TiN/BN与AlN/BN纳米混合添加剂的摩擦学性能研究

目的探究TiN/BN与AlN/BN两类纳米混合添加剂在油润滑中的摩擦学性能,分析纳米润滑油润滑机理。方法以油酸作为分散剂,提高纳米添加剂在基础油中的分散性能,利用MRS-10A型四球摩擦磨损实验机对不同混合比例、不同添加浓度的TiN/BN与AlN/BN纳米润滑油进行摩擦学性能测试,使用扫描电镜观察磨斑表面形貌,用EDS和XPS检测磨斑表面元素种类及相应化合价态。结果经油酸分散的混合纳米粒子的质量比为1︰1时,纳米润滑油表现出最好的抗磨减摩性能。其中TiN/BN纳米混合添加剂的质量分数为0.6%时,磨斑直径和摩擦系数较基础油分别降低34.97%和16.75%,最大无卡咬负荷提高65.96%;AlN/BN纳米混合添加剂的质量分数为0.2%时,磨斑直径和摩擦系数较基础油分别降低24.49%和11.76%,最大无卡咬负荷提高38.30%。磨斑表面磨痕沟槽深度、宽度减小,表面粗糙度明显降低。结论分散在油液中的AlN、BN、TiN纳米粒子进入摩擦副间发挥承载支撑作用,将滑动摩擦变为滑动-滚动混合摩擦,降低摩擦磨损。进入摩擦副间的AlN纳米粒子由于高表面能特性,沉淀吸附于摩擦表面凹坑处,修复磨损表面,TiN、BN纳米粒子与摩擦表面发生化学反应,生成由Fe-O、Ti-O、BOx及TiNxOy等物质所构成的自修复膜,表现出较好的抗磨减摩及自修复性能。

球磨增强液相剥离法制备h-BN纳米片的工艺研究

针对异丙醇溶液中高质量、高产率六方氮化硼(h-BN)纳米片的制备工艺开发问题,本文在研究h-BN粉在异丙醇(IPA)溶液中分散工艺及其悬浮稳定性的基础上,采用球磨与超声相结合的方法研究其剥离工艺,系统研究超声时间、功率、h-BN浓度及球磨时间对h-BN剥离效果的影响。采用XRD、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等对h-BN球磨粉体和所制备的h-BN纳米片进行了表征,并用吸光度表征了h-BN剥离产率。研究结果表明:在异丙醇溶液中加入5wt%的油酸(OA)可以提升h-BN粉的悬浮稳定性,从而提升剥离效果和效率;在液相超声剥离时,提高粉体浓度,纳米片层数提高;提高超声功率,可获得少层h-BN纳米片,但纳米片均匀性下降且制备效率较低。将h-BN粉与异丙醇溶液在300 r/min转速下球磨10 h后,以0. 25 mg/m L的BN/IPA溶液在350 W功率下超声20 h,剥离出的h-BN纳米片为10层以下,层间距为0. 33 nm,同时使剥离产率提高6. 4倍。

石墨烯/h-BN异质结中带宽调制的反转整流特性

构建了由扶手椅型石墨烯和六方氮化硼(石墨烯/h-BN)杂化纳米带组成的异质结,利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了异质结的电流整流特性。计算结果表明,具有较小(大)带宽的异质结出现了新奇的反向(正向)整流行为,而整流方向与异质结的界面类型无关。研究表明,可通过控制石墨烯/h-BN异质结的宽度设计出具有反转整流特性的纳米器件。