热压烧结工艺制备Fe_3Al/Al_2O_3复合材料的物相组成和显微结构研究

本实验采用机械合金化工艺结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并将Fe3Al粉末与Al2O3粉末相混合制备Fe3Al/Al2O3复合粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样,对Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成,显微结构和力学性能进行研究。结果表明采用机械合金化工艺球磨60 h后得到Fe-Al金属间化合物粉末。并经过800℃和1000℃热处理后得到Fe3Al金属间化合物粉末。经过热压烧结后得到的Fe3Al/Al2O3复合材料块材主要有Fe3Al相和Al2O3相。Fe3Al/Al2O3复合材料的显微结构均匀致密。Fe3Al晶粒均匀分布在Al2O3基体中,Fe3Al晶粒的平均颗粒尺寸为3～4μm,而Al2O3基体颗粒尺寸为4～5μm。随着基体中Fe3Al合金含量的增加,Fe3Al/Al2O3复合材料的密度和相对密度逐渐增加;Fe3Al/Al2O3复合材料的抗弯强度和断裂韧性逐渐增加;Fe3Al/Al2O3复合材料的洛氏硬度和弹性模量逐渐降低。Fe3Al/Al2O3复合材料具有较高的力学性能是由于复合材料具有均匀致密的显微结构。

机械法制备纳米Fe_2O_3及其对AP的催化作用

采用机械球磨法制备了纳米Fe_2O_3样品。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)表征了Fe_2O_3粉末的晶体结构和微观形貌。同时,研究了纳米Fe_2O_3对高氯酸铵(AP)的催化作用。结果表明,纳米Fe_2O_3粒径约为100nm,类呈球形,球磨过程无杂质引入。DSC分析表明,一定掺杂量(1%,3%,5%,)的纳米Fe_2O_3对AP具有显著的催化作用,且随着掺杂量的增高,AP热分解的低温反应峰逐渐消失,高温反应峰增强,峰温降低(ΔT在40℃~61℃)。

微晶β-SiAlON材料的制备

以原料配比(w):硅粉39.4%、金属铝粉12.7%、氧化铝粉47.9%为基础配方进行配料,分别经1 300、1 350、1 400、1 450、1 500℃保温3 h或5 h氮化反应制备β-SiAlON材料。研究了Fe2O3烧结助剂、煅烧温度和保温时间对制备β-SiAlON材料的体积密度、耐压强度、物相组成和显微结构的影响。结果表明:添加2%(w)的Fe2O3,提高煅烧温度和延长保温时间,都有助于烧结的进行。添加2%(w)的Fe2O3作烧结助剂,在N2气氛中于1 500℃下保温5 h烧成试样的耐压强度达到85.44 MPa,体积密度达到2.92 g·cm-3,以β-SiAlON为主晶相,晶粒发育良好,呈棱柱状,直径大约1μm,长度大约2μm,且分布比较均匀。

低温共烧结制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池

通过机械球磨及添加烧结助剂的方法调节阳极支撑体的烧结收缩性能,实现低温共烧结法制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池。采用粒径分析仪表征球磨对阳极粉体粒径的影响,采用尺寸收缩法测定不同预处理阳极粉体的烧结性能,采用电化学表征评估单电池的性能。结果表明:采用硬质内衬球磨罐球磨可以更加有效地减小阳极粉料的粒径,改善阳极支撑体的烧结性能。高的阳极支撑体烧结收缩满足了共烧电解质层的致密化需求,使得1 250℃低温共烧结制备的单电池800℃时的开路电压达到了1.0 V以上,接近理论开路电压。