尿素均匀沉淀法制备超细α-Al_2O_3粉体

以Al2(SO4)3和CO(NH2)2为原料,通过均匀沉淀法制备出前驱物Al(OH)3,并煅烧得到超细α-Al2O3粉体。研究CO(NH2)2和Al2(SO4)3的摩尔比、Al2(SO4)3起始摩尔浓度、反应温度、反应时间等对前驱物制备的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜、热重/差示扫描法(DTA/TGA)等多种现代分析检测技术对粉体的性能进行了表征。结果表明:在CO(NH2)2和Al2(SO4)3的摩尔比为10:1、Al2(SO4)3起始浓度为0.05mol/L、反应温度为90℃、反应时间为60min的条件下,能得到分散性能良好、粒径为2μm左右且粒度分布均匀的球形超细α-Al2O3粉体。

甲醛在α-Al_2O_3颗粒物表面的非均相反应研究

使用漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)原位反应器研究了273～333K下甲醛与α-Al2O3颗粒物表面的非均相反应.结果表明,甲醛在α-Al2O3颗粒物表面生成产物主要为甲酸盐、二氧亚甲基以及少量多聚甲醛和吸附态甲醛,甲酸盐是由中间产物二氧亚甲基进一步氧化生成的.在293K下,甲醛在α-Al2O3颗粒物表面的反应级数为0.81±0.05,以样品池几何面积计算的初始摄取系数γ0GEO为(2.3±0.5)×10-5,以颗粒物BET面积计算的初始摄取系数γ0BET为(9.4±1.7)×10-9,表观活化能为33.5kJ/mol.

α-Al_2O_3与Co-Ni合金电化学共沉积动力学模型

在经典复合电沉积机理基础上,考虑到粒子与电极表面之间的多种作用力,以吸附强度来表征粒子与电极表面的作用力大小,根据粒子在电极表面的临界吸附强度,把粒子的吸附分为有效吸附和非有效吸附。当吸附强度大于临界吸附强度时,粒子能被有效吸附嵌入到沉积层中,粒子被有效吸附的概率和平均吸附强度有关。建立了相应的复合电沉积动力学模型。该模型在α-Al_2O_3与Co-Ni合金的复合共沉积体系中,在电流密度为1～20A·dm^2范围内得到了验证。通过数学模型和实验结果研究了电流密度对粒子沉积量φ_c、吸脱附常数K、有效吸附概率P和平均吸附强度的影响规律。

湿化学法合成α-Al_2O_3纳米粉

以Al（NO3）3和NH3水为原料制备Al（OH）3干凝胶，经煅烧合成了α-Al2O3纳米粉Al（OH）3干凝胶煅烧过程中的物相变化顺序为Al（OH）3→γ-AlOOH→γ-Al2O3→δ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3.Al（OH）3凝胶中的NH4NO3显著降低γ、δ、θ及α-Al2O3的形成温度，其中α-Al2O3的形成温度降低50～100℃．2％α-Al2O3籽晶可使θ→α相变温度降低200℃．NH4NO3和籽晶共同作用可使θ→α相变在900℃完成，相变温度约降低300℃．获得的α-Al2O3，无明显团聚，粒度分布均匀，近似球形，平均粒径约为10nm．

添加剂在熔盐法合成片状α-Al2O3中的作用

以硫酸铝为原料,用溶胶凝胶法制备含有添加剂的Al(OH)_3前驱体,在Na2SO_4-K_2SO_4熔盐中煅烧合成α-Al_2O_3粉体,研究了Na_3PO_4·12H_2O和TiOSO_4添加剂对α-Al_2O_3形貌的影响,片状氧化铝的形成机理以及添加剂的作用机理.添加剂Na_3PO_4·12H_2O中的磷酸根离子在晶体表面的吸附可抑制氧化铝晶体在厚度方向上的生长,并减少粉体之间的团聚和交错生长,获得无团聚且分散性良好的氧化铝薄片;加入TiOSO_4后,钛离子的进入会提高铝空位浓度,从而改变晶体各晶面的生长速度,促使其较为规则形貌的形成.从而制备出形貌规则、大小均匀,无团聚的片状α-Al_2O_3.

α-Al_2O_3微滤膜的烧结过程动力学

用悬浮粒子烧结法在管状α-Al2O3多孔支撑体上制备α—Al2O3微滤膜，研究了不同烧结制度对α-Al2O3微滤膜性能的影响，得到了获得高质量α-Al2O3膜的烧结条件．运用烧结理论模型探讨了微滤膜的烧结机理，计算了膜烧结过程的反应速率常数和表观活化能.

助剂CuO和La2O3对NiO／α-Al2O3甲烷催化部分氧化制合成气引发过程的影响

采用分步浸渍法制备了NiO/α-Al2O3、NiO-CuO/α-Al2O3和NiO-La2O3/α-Al2O3三种催化剂,运用程序升温表面反应(TPSR)技术考察了助剂CuO和La2O3对NiO/α-Al2O3甲烷催化部分氧化(CPOM)反应引发过程的影响。结果表明,无论是否经过预还原处理,NiO/α-Al2O3催化剂在CH4/O2混合气氛下进行程序升温表面反应(CH4/O2-TPSR)时,即使升高到910℃也不能引发CPOM反应。添加助剂CuO或La2O3后,NiO-CuO/α-Al2O3和NiO-La2O3/α-Al2O3催化剂在CH4/O2-TPSR过程中均可以引发CPOM反应。原因分别是CuO促进了CH4对NiO的还原以及抑制了O2对Ni0的再氧化,La2O3减小了Ni晶粒粒径和还原时扩散阻力促进NiO的还原。

纳米α-Al_2O_3在水相介质中的分散性能

在对纳米α-Al2O3粉体的Zeta电位进行测量的基础上,采用无机电解质类分散剂(SHP),阴离子型表面活性剂油酸,阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)以及非离子型表面活性剂异丙醇胺(DIPA)对纳米α-Al2O3粉体进行了分散实验,系统研究了超声分散时间、表面活性剂种类和浓度对纳米α-Al2O3粉体在水相介质中分散性能的影响。结果表明,随超声时间的延长和分散剂浓度的增加,纳米α-Al2O3粉体的分散性均出现先增后降的变化规律,对于每一种分散剂均存在最佳超声时间和最佳浓度。纳米α-Al2O3粉体在水相介质中的最佳分散工艺为:超声时间40 min,浓度为1.5%的CTAC。

α-Al_2O_3对PVDF超滤膜的结构与性能影响研究

研究了α-Al2O3纳米颗粒质量分数在0%～5%之间时,对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的纯水通量、截留率、力学等性能带来的影响,及孔隙率和润湿角的变化,得出了α-Al2O3的最佳加入量,并利用FT-IR,SEM对α-Al2O3/PVDF杂化膜的结构进行了研究.

溶胶-凝胶法制备致密α-Al_2O_3涂层的研究

以异丙醇铝为前驱物,水为溶剂,硝酸为胶溶剂,用分散法制得了稳定透明的氧化铝溶胶,并用降液法制得了氧化铝凝胶涂层,经热处理后最终获得Al2O3涂层.利用TG-DTA分析了氧化铝凝胶向Al2O3的转变过程.XRD分析表明所获得的涂层为α-Al2O3晶型结构.SEM分析表明所制得的涂层致密均匀,无开裂,并且涂层与基底结合良好.因而该法是一种简单易行的制备致密α-Al2O3涂层的好方法.

PI/α-Al_2O_3和PI/SiO_2表面结合能的分子模拟

利用M ateria ls S tud io 3.0分别模拟了聚酰亚胺(P I)/-αA l2O3和聚酰亚胺(P I)/S iO2材料体系的表面结合能,结果表明,在(012)晶面,6.0 nm×4.0 nm范围内,随着纳米颗粒超晶格尺寸增大,P I/-αA l2O3结合能增加,P I/S iO2体系结合能变小;悬挂在-αA l2O3和S iO2(012)晶面上的H原子对体系总能量及结合能有明显影响,-αA l2O3和S iO2纳米颗粒掺杂主要通过分子间作用力与P I相复合。

添加剂对超细α-Al_2O_3的制备及其性能影响

采用硫酸铝和碳酸铵为原料,通过沉淀法制备前驱体碱式碳酸铝铵,采用分散剂及添加剂(MC)防止粉体颗粒的团聚,着重考查了MC在干燥、煅烧过程中的作用.研究表明,MC能有效防止前驱体在干燥过程中的团聚,促进氧化铝在煅烧过程中的相变,大幅度降低了-αA l2O3的相变温度,同时还使颗粒维持在相对"动态"的煅烧状态,减轻了颗粒形成煅烧颈及其他硬团聚的趋势,从而改善了粉体颗粒的分散性能.BET及ICP分析结果表明,MC的引入还有利于产物-αA l2O3比表面积的提高,而且对煅烧产物的杂质元素含量没有影响,产物中氧化铝的质量分数高达99.97%.

高能球磨法对水相介质中微米α-Al_2O_3分散性能的影响

采用高能球磨与化学分散剂分散相结合的方法,研究了球磨工艺参数及分散剂种类对微米α-Al2O3粉体分散性能的影响,探讨了配制稳定的微米α-Al2O3抛光液的最佳工艺条件。研究结果表明,球磨对微米α-Al2O3的分散有较好的促进作用,若加入分散剂共同进行球磨,在一定的工艺参数下,可以获得良好的分散效果。在球料比为10∶1,pH值为10.5,球磨机转速300r/min的条件下,得到均匀稳定的微米α-Al2O3分散液的最佳分散工艺为:球磨时间60min,SHP作为分散剂且质量分数为1%。

薄水铝石粒度对煅烧形成α-Al_2O_3粉体的影响

研究了薄水铝石粒度对其煅烧形成α-Al2O3粉体的影响.先用水热法制备出均匀分散的纳米、亚微米及几个微米的薄水铝石前驱体,用X射线衍射仪和电子显微镜分析了薄水铝石在不同温度煅烧所得产物的相结构及形貌.结果表明,粒度30～100nm的薄水铝石在1200℃煅烧1h转变为α-Al2O3,为蠕虫状的烧结颗粒;粒度0.4～0.6μm的薄水铝石在1250℃煅烧1h可转变为α-Al2O3,颗粒尺寸变化不大,仍在0.4～0.6μm范围内;粒度1μm左右的薄水铝石在1350℃下煅烧2h尚不能完全转变为α相,并已出现明显烧结.因此,以水热法制备的亚微米级薄水铝石晶体作为前驱体,经直接煅烧可以制备出分散性较好的亚微米级α-Al2O3粉体.

γ-Al_2O_3转化为α-Al_2O_3的热力学分析

γ-Al2O3和α-Al2O3都是氧化铝的重要存在形式,都是催化剂的常用载体。γ-Al2O3在热力学上是不稳定的,经高温焙烧或研磨等可以转化为α-Al2O3。采用业界公认的热力学数据,首次对γ-Al2O3转化为α-Al2O3的热力学进行了分析。结果表明,在298.15～1000K范围内,这种相转变属于放热反应,且随温度升高,放热量增大;同时其自由能变化小于0,但随温度升高,自由能负值越来越小。这是因为这一相变反应为熵减过程。

α-Al_2O_3纳米粉对高纯刚玉砖烧结性能的影响

研究了在刚玉砖基质中分别引入0.5%,1%,2%和3%的α-Al2O3纳米粉及分别引入4%,8%和12%的α-Al2O3微粉时对高纯刚玉砖烧结性能的影响.检测试样于1100℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃和1700℃保温5 h热处理后的体积密度和强度,并用扫描电镜观察其显微结构.结果表明:同时加入α-Al2O3纳米粉和α-Al2O3微粉可以促进固相烧结,改善制品烧结性能,使烧结温度降低200～400℃;当α-Al2O3纳米粉加入量为1%～2%,α-Al2O3微粉加入量为4%～8%时,烧结温度可降到1400～1500℃,此时,试样的体积密度和强度达到最佳值.其烧结机理是以扩散传质为主的固相烧结.

α-Al_2O_3阻氢微观机制研究

采用基于密度泛函理论广义梯度近似下的平面波赝势方法研究了刚玉(α-Al2O3)的阻氢微观机制,对氢原子在α-Al2O3中的占据结构进行了计算,发现氢原子占据空隙位置时能量最低,寻找其过渡态得到活化能为1.59eV,利用动力学计算得到了氢原子在α-Al2O3中的扩散系数表达式为D(T)=(3.37×10-7)exp(-1.59/kT).结果表明,氢原子占据在α-Al2O3八面体空隙处的结构最稳定;低温时扩散难以发生;高温时扩散沿着空隙方向.

α-Al_2O_3烧结激活能变化趋势的研究

烧结激活能是研究物质烧结机理的重要参量。从实验得到的0.35μm、1μm以及2.5μm 3种粒径的α- Al_2O_3的恒速升温烧结曲线出发,通过Arrhenius关系拟合计算,发现激活能是一个变化的值。当选取整个温度区间进行拟合计算时,烧结激活能值大致可以分为前后两个阶段,前一阶段的激活能值要高于后一阶段的值;当拟合选取的温度区间较窄时,发现烧结过程中随着温度的升高,烧结激活能值先减小后增加。同时观察到坯体起始粒径越大,样品烧结激活能平均值越高。

氢氧化铝热分解制备α-Al_2O_3纳米粉体

以工业氢氧化铝为原料,采用引入添加剂的直接煅烧分解法制备出α-Al2O3纳米粉。制粉过程中,在氢氧化铝粉料中加入不同量的相变添加剂ZnF2、AlF3和纳米α-Al2O3晶种,在球磨罐中球磨3h,所得粉料分别于800℃、900℃、950℃、1000℃煅烧1h、1.5h、2h,并将制得的α-Al2O3粉体配制成固相体积分数为15%的悬浮液,加入分散剂并调节pH值=8进行分散处理,再将该悬浮液进行离心分离,使纳米粉被逐步地分级与分离出来。结果表明:向Al(OH)3粉料中加入1%ZnF2+1%晶种或3%AlF3+1%晶种,降低了相变温度,从而在950℃煅烧1h后即可得到晶粒度分别为32nm和37nm的α-Al2O3纳米粉。所制粉体经分散、离心处理后,二次粒度为168nm;TEM观察表明α-Al2O3颗粒呈分散良好的不规则形貌。

复合化学气相沉积法制备厚膜α-Al_2O_3涂层硬质合金刀具

研究了厚膜α-Al2O3涂层硬质合金刀具的涂层设计方法,探索了采用中、高温连续复合化学气相沉积技术(MHT-CVD)生产厚膜α-Al2O3涂层硬质合金刀具的工艺,表征了复合涂层的微观结构,并对厚膜α-Al2O3涂层硬质合金刀具的性能进行了测试。研究表明,通过MHT-CVD工艺生产的厚膜α-Al2O3涂层硬质合金刀具具有比普通TiN涂层硬质合金刀具更佳的切削性能。