α-Al2O3陶瓷膜管-金属粘接试样机械特性及显微结构的实验研究

选用新型耐高温、耐腐蚀、耐酸碱DB5012胶粘剂对高纯α-Al2O3陶瓷膜管-20#钢进行连接,在常温及550℃下对粘接试样进行了抗拉强度测试,用XRD、SEM等方法对α-Al2O3陶瓷膜管/胶粘剂/金属粘合部分的微组织结构进行了表征。结果表明,α-Al2O3陶瓷膜管/胶粘剂/金属套接接头界面镶嵌致密,无缝隙气孔,在常温下抗拉强度达到了24.45MPa,在550℃高温下为19.75MPa。该胶粘剂在常温及高温工况下均能达到理想的使用效果。

复相烧结助剂中MnO2对α-Al2O3陶瓷支撑体性能的影响

采用挤压成型法和固态粒子烧结法制备α-Al2O3陶瓷支撑体,主要研究复相烧结助剂MgO-MnO2-TiO2中MnO2添加量(质量分数)对陶瓷支撑体性能的影响。通过压汞法、内外加压法、三点弯曲法、质量损失法、扫描电镜和X射线衍射等方法对α-Al2O3陶瓷支撑体的孔隙率、纯水通量、抗折强度、酸碱腐蚀、微观结构及晶体类型和晶相成分进行分析表征。研究结果表明:MnO2能够和Al2O3形成固溶体Mn2AlO4,使晶格畸化,增加晶体的结构缺陷,从而降低烧结温度,促进α-Al2O3陶瓷支撑体的烧结。当MnO2添加量少于0. 5%时,烧结不完全;MnO2添加量大于2%时,晶粒出现异常生长;MnO2的添加量为1. 5%时,制备的α-Al2O3陶瓷支撑体样品性能最佳,孔隙率为38. 25%,抗折强度为80. 3 MPa,纯水通量达6579. 52 L/(m2·h·MPa),酸/碱腐蚀重量损失率为1. 22%/0. 90%。

不同实验参数下α-Al_2O_3陶瓷冲蚀磨损性能研究

以冲蚀磨损工况典型应用材料Cr15Mo3高铬铸铁为对比材料,研究了不同磨粒硬度、不同磨粒粒径、不同冲蚀角度(O°、30°、45°、60°和90°)对α-Al_2O_3结构陶瓷抗冲蚀磨损性能的影响,分析了试验材料冲蚀磨损微观失效机制。结果表明:Cr15Mo3高铬铸铁冲蚀磨损体积均大于α-Al_2O_3陶瓷材料;随着Cr15Mo3高铬铸铁冲蚀磨损体积增加幅度最大;处于45°和60°,90°冲蚀角度时试验材料的冲蚀磨损体积损失最大;α-Al_2O_3陶瓷受冲蚀时切削磨损小,随着冲蚀角度增加,材料的耗能方式主要径向裂纹和横向裂纹的断裂表面能。

活性污泥对管式多孔α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能影响的初步研究

以剩余活性污泥作为支撑体的成孔剂,采用滚压成型及熔膜芯法制备管状多孔α-Al2O3陶瓷膜支撑体,研究了粘结剂羧甲基纤维素（CMC）和活性污泥的加入量对氧化铝陶瓷膜支撑体品质的影响。结果表明,随着成孔剂和粘结剂的增多,支撑体孔隙率和渗透通量呈增大趋势,孔隙率最大可达43.07%,纯水通量在0.4~1.0 MPa压力下变化范围为12 786.67~37 617.84 L/（m2·h·MPa）。

α-Al_2O_3陶瓷膜管与金属粘接强度的实验研究

以粘接方法,选用4组新型耐腐蚀、耐酸碱、耐高温胶粘剂对高纯α-Al2O3陶瓷膜管与20#钢进行连接,在常温下对粘接试样进行了拉伸剪切强度测试,在此基础上选择2组实验结果较好的粘接试样,分别在250℃、400℃、550℃、700℃下进行拉伸剪切强度测试。大量的测试数据显示,α-Al2O3陶瓷-金属粘接试样在常温、高温下均能够达到较高的拉伸剪切强度,且随温度升高试样的粘接强度先下降后上升。

烧结制度对TiO_2-MgO-MnO_2系α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能的影响

本实验采用挤出成型工艺和固态粒子烧结法制备出单管式α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体,研究了烧结制度对TiO_2-MgO-MnO_2系α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。实验通过SEM、XRD、三点弯曲法、质量损失法、液体静力称重法、自制纯水通量测定装置等方法对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体样品的微观形貌、物相组成、机械强度、抗酸碱性、孔隙率、纯水通量等性能进行分析表征。研究结果表明:α-Al_2O_3陶瓷管支撑体的最佳烧结温度为1300℃,此时制备出的支撑体试样孔隙率达到了44.84%、抗折强度为80.21MPa、纯水通量为8979.37L/m^2·h·MPa、酸/碱腐蚀重量损失率仅为0.87%/1.09%。同时最终确定了试样的烧结制度为:在30-200℃、200-350℃、350-800℃、800-1300℃四个温度段内,分别以2℃/min、4℃/min、4℃/min、2℃/min的升温速率匀速升温,分别在350℃、800℃和1300℃下保温30min、60min和120min,烧结完成后自然冷却至室温。

以TiO_2-MgO-MnO_2为烧结助剂挤压成形低温烧结α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体

实验采用挤压成形工艺,通过加入TiO_2-MgO-MnO_2复相烧结助剂,在1 300℃烧结温度下采用固态粒子烧结法制备出单管式α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体。研究了TiO_2-MgO-MnO_2复相烧结助剂对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。在添加3%TiO_2和1.5%MnO_2的情况下,对比添加不同质量分数的MgO对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。实验通过SEM、XRD、三点弯曲法、质量损失法、液体静力称重法、自制纯水通量测定装置等方法对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体样品的微观形貌、物相组成、机械强度、抗酸碱性、孔隙率、纯水通量等性能进行分析表征。研究结果表明:该复相烧结助剂能有效促进氧化铝陶瓷烧结,在1 300℃下Al_2O_3+3%TiO_2+1.5%MnO_2+0.5%MgO体系烧结效果最好,晶体分布均匀,此时样品的抗折强度为77.63MPa,孔隙率为35.71%,纯水通量达到6 741.53L/m2·h·MPa,酸/碱腐蚀重量损失率为1.02%/0.99%。

α-Al2O3／ZrO2(3Y)复相陶瓷悬浮体的流变性能

研究了分散剂添加量、固相体积分数、研磨时间及复合粉体组成对α-Al2O3/ZrO2(3Y)复相陶瓷悬浮体流变性能的影响。结果表明:当pH值在9.0左右,分散剂添加量为1.20wt%时,α-Al2O3/ZrO2(3Y)(30wt%ZrO2)悬浮体的粘度和剪切应力值较低,悬浮体的粘度和剪切应力值随固相体积分数和ZrO2含量增加而增加;当ZrO2含量较高时,适当调整分散剂添加量,仍可制备流变性较好的悬浮体。在本实验条件下,研磨4h的悬浮体的流变性最佳。

燃烧助剂Ag_2O对多孔氧化铝陶瓷膜支撑体性能的影响

主要研究了燃烧助剂Ag2O及其添加量对α-Al2O3陶瓷管支撑体性能的影响,通过SEM、XRD、三点弯曲法、质量损失法、液体静力称重法、自制纯水通量测定装置等对α-Al2O3陶瓷管支撑体样品的微观形貌、物相组成、机械强度、抗酸碱性、孔隙率、纯水通量等性能进行分析表征。研究结果表明:燃烧助剂Ag2O的添加促进了支撑体的烧结和致密性,并且当Ag2O加入量为1.0%时,支撑体的机械强度为75.47MPa,孔隙率31.97%,纯水通量达到6880.72L/m2·h·MPa,酸/碱腐蚀重量损失率为1.06/1.14%。

新型α—A1_2O_3结构陶瓷的研究

论述重点研究α-A1_2O_3结构陶瓷制作后的工艺方案设计,利用其机械强度高、硬度高、耐磨、耐高温等优点为模具制造工业开发的一种新型结构材料。

圆板型多孔α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体的制备与表征

以α-Al2O3为骨料,羧甲基纤维素作为成孔剂,高岭土、TiO2作为高温粘结剂和烧结助剂,采用干压成型工艺和固态粒子烧结法制备出了圆板型多孔α-Al2O3陶瓷膜支撑体(=50 mm,厚度为2 mm)。研究了成孔剂用量、高温粘结剂和烧结助剂的用量、烧结温度因素对支撑体性能的影响。结果表明,制得的支撑体孔隙率在34%以上,孔径在2.23～6.75μm,耐酸碱度在98%以上,机械强度高。

烧成制度对多孔氧化铝陶瓷膜支撑体性能的影响

研究了多孔氧化铝陶瓷膜支撑体烧成温度与孔隙率/容重的关系,利用热重-微商热重(TG-DTG)分析,制定了支撑体的烧成曲线。结果表明,经此烧成曲线,成功烧出了孔隙率在34%以上,孔径在2.23～6.75μm之间,耐酸碱度在98%以上,机械强度高的支撑体。

烧结制度对单管式氧化铝陶瓷支撑体性能的影响

以α-Al2O3为骨料、羧甲基纤维素为造孔剂和粘结剂、Cu O-Ti O2为烧结助剂制备单管式氧化铝陶瓷支撑体,对支撑体孔隙率与抗折强度进行测试,并用X线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对支撑体的物相与微观结构进行分析与观察,研究升温速率、保温时间和烧结温度等烧结工艺参数对支撑体性能的影响。结果表明：在高温烧结过程中形成Al2Ti O5、尖晶石型Cu Al2O4和铜铁矿型Cu Al O2,可促进烧结,其中Al2O3与Ti O2之间发生固溶反应形成Al2Ti O5相起主导作用;在30~200,200~350,350~800,800~1 200℃这4个温度范围内,分别以12,6,12和4℃/min的升温速率匀速升温,并在350和1 200℃分别保温0.5和2 h,最后随炉冷却,制得的支撑体具有良好的孔隙率、抗折强度和微观结构,孔隙率达到30.98%,抗折强度为104.88 MPa。

13X分子筛膜制备及其在低碳烯烃净化中的应用

以多孔α-Al2O3陶瓷管为支撑体、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面改性剂,采用真空溶胶预涂覆以及水热晶化的方法,在α-Al2O3陶瓷管表面制备出了密实连续均匀且无孔或裂纹存在的13X分子筛膜层。采用XRD、SEM重点考察了表面改性剂浓度、水热晶化次数对分子筛膜层的影响。结果表明:当APTES质量浓度为46 g/L、水热晶化次数为2次时,所制备的13X分子筛膜层能将氮气或乙烯气体中初始摩尔分数为0.002%二甲醚、甲醇、丙醛3种含氧化合物杂质脱除至摩尔分数0.0001%以下。与颗粒状13X分子筛相比,该13X分子筛膜展现出更好的痕量含氧化合物深度脱除性能。以氮气为原料气时,该13X分子筛膜对二甲醚、甲醇、丙醛的穿透时间分别为16、44.7和94 h;以乙烯为原料气时,对二甲醚、甲醇、丙醛的穿透时间分别为25.2、102和178 h。

热喷涂制备铝基复合材料涂层及其热处理工艺

为了提高铝基涂层的硬度和耐磨性,研制了两种新型复合材料涂层.采用可控气氛等离子喷涂的方法制备了不同比例的铝氧化铝、铝铝青铜复合材料,通过扫描电子显微镜观察复合材料的组织形貌并进行成分分析,测定了其显微硬度.再对制得的复合材料涂层进行再结晶热处理,再次进行组织形貌观察和相分析,并进行显微硬度测试.结果表明:当铝和氧化铝比例为4∶3,铝和铝青铜比例为1∶3,热处理温度在350℃时,所得到的复合材料涂层的组织分布均匀,晶粒细小.