高固含量低粘度二氧化硅陶瓷浆料制备及性能研究

光固化3D打印二氧化硅陶瓷主要体现出制作周期缩短、成本降低、结构设计灵活等优势。通过研究树脂预聚物与稀释剂配比、引发剂种类及添加量对树脂体系粘度的影响,以及改性剂种类及添加量对浆料稳定性的影响,最终制备出高固含量、低粘度的氧化硅陶瓷浆料,满足光固化3D打印技术需求。

介孔二氧化硅陶瓷的合成及药物缓释性能研究

试验采用十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂为模板剂,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,通过溶胶凝胶法合成具有介孔结构的二氧化硅陶瓷,并通过浸渍法完成氢氯噻嗪与介孔二氧化硅陶瓷的组装。利用X射线衍射、扫描电镜、氮吸附脱附对组装前后的介孔二氧化硅陶瓷进行表征。同时研究组装于介孔二氧化硅陶瓷上的氢氯噻嗪在模拟胃液中的释放情况。实验结果表明:氢氯噻嗪已组装于介孔二氧化硅孔道内,组装的氢氯噻嗪在模拟胃液中10 h释放达77.8%,说明介孔二氧化硅陶瓷对氢氯噻嗪有较明显的缓释作用。

利用原位水热合成在二氧化硅陶瓷管上制备高性能的Silicalite-1分子筛膜(英文)

利用原位水热合成法在二氧化硅陶瓷管上成功制备出高性能的silicalite-1分子筛膜,并利用扫描电子显微镜进行了表征.结果表明,在二氧化硅陶瓷管上合成的分子筛膜比在氧化铝陶瓷管上合成的分子筛膜具有更高的分离性能和热稳定性,说明二氧化硅载体更适合制备高性能的silicalite-1分子筛膜.

二氧化硅陶瓷在微波场中的透波性能研究

为了研究厚度、温度以及频率对二氧化硅陶瓷耐火层透波性能的影响,以期设计出在整个微波加热过程中都具有良好透波性能的耐火层。根据传输线理论计算了0~0.1m厚度范围内的二氧化硅陶瓷在不同温度、频率下的功率透过系数;给出了二氧化硅陶瓷在不同温度下透波率大于90%的厚度区间。计算结果表明:随着耐火层厚度的增加,会依次出现多个透波峰,并且透波峰幅值逐渐减小;2.45GHz频率下,厚度为0.0375m、0.075m时,二氧化硅陶瓷展现出良好的透波性。

烧结温度和粒度分布对多孔氧化硅陶瓷型芯材料性能的影响

采用热压注法制备了纯氧化硅多孔陶瓷型芯材料样品,研究了烧结温度和陶瓷粉末粒度分布对陶瓷材料烧结后的组织和性能的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,样品的气孔率逐步降低,室温和高温抗弯强度均相应提高.当烧结温度为1 200?C时,烧结收缩率为2.75%,气孔率为24.69%,室温抗弯强度达到25.3 MPa,高温抗弯强度达到44.23 MPa;当烧结温度超过1 200?C时,室温和高温抗弯强度均明显降低,而收缩率和气孔率变化不明显.通过样品断口形貌和相应物相分析发现,不同烧结温度下样品致密度和方石英含量的不同是造成陶瓷型芯室温和高温抗弯强度变化的主要原因,而粒度分布能够显著影响型芯材料的气孔率、收缩率和抗弯强度.在本实验中,具有如下粒度分布的型芯材料的综合性能最佳:10μm以下约为25.33%,10～30μm约为38.16%,30～50μm约为28.74%,50μm以上约为7.77%,最大粒径不超过95μm.

二氧化硅陶瓷靶材的烧结

通过添加SiO2 超微粉末 ,成功地实现了SiO2 陶瓷的低温烧结 .在 12 5 0℃的温度下 ,获得了密度接近理论值的高纯SiO2 陶瓷靶材 .对于不同微粉含量的靶材进行了断口形貌分析及其密度的比较 .实验结果证明 ,超微粉的添加对SiO2 低温下的致密烧结有明显的促进效果 .

多孔低介电氧化硅陶瓷材料的制备

采用氧化硅为原料,木屑作为造孔剂制备了多孔的氧化硅陶瓷材料。借助于气孔率测试、抗弯强度测试、介电性能测试和SEM测试手段分析了造孔剂和烧结助剂的添加量对材料性能的影响。结果表明:加入BN作为添加剂烧成的氧化硅抗弯强度最大可达到14.80MPa。加入木屑作为造孔剂制备的陶瓷可以形成明显的气孔,气孔率最高可达到48.40%,介电常数最低可以达到3.0。

方石英的含量对氧化硅陶瓷型芯性能的影响

以石英玻璃粉为基体,方石英为矿化剂,陶瓷铸造蜡为增塑剂,利用热压注法制备了氧化硅陶瓷型芯,研究了方石英添加量对氧化硅陶瓷型芯性能的影响。研究结果表明:随着方石英添加量的增加,陶瓷型芯样品中石英玻璃析晶含量先增大后减小,样品的收缩率及高温挠度逐渐减小,高温强度先增加后减小,显气孔率随方石英添加量的增加逐渐增大。经验证,在烧结温度为1200℃下,方石英的最佳添加量为5%时,氧化硅陶瓷型芯的综合性能最好。

快速冷冻干燥法制备多孔氧化硅陶瓷

为制备氧化硅多孔陶瓷,尝试了快速冷冻干燥法,探索了氧化硅浆体的分散剂和pH值对孔结构的影响。结果表明:使用0.1wt%六偏磷酸钠作为分散剂时,孔壁处团聚现象明显;改用聚甲基丙烯酸钠团聚显著减少。主要原因是氧化硅表面的Si-OH可能与六偏磷酸钠络合成Si-Na_4P_6O_(18)^-,但其在水中易断裂,减弱了颗粒之间排斥力,未能抑制团聚;而聚甲基丙烯酸钠吸附在氧化硅表面,可能形成Si-C_4H_5O_2等空间位阻抑制团聚。在聚甲基丙烯酸钠的基础上再调节浆体pH值至~10使氧化硅的zeta电位达到^-60 mV,可更好抑制团聚。综上所述冻干法适合制备开口通孔结构的多孔氧化硅陶瓷。

淀粉模板法制备具有多级孔结构的氧化硅陶瓷

采用定向凝固制备淀粉模板,并结合硅溶胶制备具有多级孔系统的孔单向排列氧化硅陶瓷。实验结果表明:多孔氧化硅陶瓷完整地保存了淀粉模板的结构,沿冰晶生长方向孔单向排列,沿垂直于冰晶生长方向孔呈网状结构。随着浸渍时间增加,氧化硅加载量增加,陶瓷壁增厚,介孔孔径、比表面积、微孔体积减小,介孔体积增大。

二氧化硅陶瓷管上silicalite-1分子筛膜的制备及其分离性能

利用原位水热合成在二氧化硅陶瓷管上制备出高性能的silicalite-1分子筛膜.使用溶液填充方法后,膜的平均透量提高了25%,60℃分离乙醇/水混合物时膜的透量和分离系数分别为0.99kg/(m2·h)和73.实验结果表明,二氧化硅陶瓷管上制备的分子筛膜具有很高的热稳定性和制备重复性,平均透量和分离系数的相对标准偏差(R.S.D.)分别为9.6%和5.6%.这一结果显示,二氧化硅载体更适合制备高性能silicalite-1分子筛膜.

3D打印氧化硅陶瓷型芯的各向异性调控及高温强化性能

氧化硅陶瓷型芯的3D打印研究对于中国航空水平的发展具有重大意义,其高温软化和结构各向异性是该领域面临的难题。以熔融石英粉为原料、莫来石粉为改性剂,利用DLP光固化3D打印技术制备了氧化硅陶瓷型芯,型芯表现出层状堆积的各向异性结构,少量的莫来石粉体促进了陶瓷颗粒的烧结致密及打印层之间的扩散结合,型芯的各向异性得到缓解,弯曲强度提高并趋于各向同性。当莫来石含量为3%时,其横向、竖向打印高温强度分别达到了18.5 MPa和16.3 MPa,能够很好的满足涡轮叶片的浇铸需求。

二氧化硅含量对光固化硅基陶瓷微观组织及性能的影响

以硅基陶瓷为研究对象,通过调整浆料内固相二氧化硅陶瓷粉末的体积分数(40%、42%、44%、46%、48%和50%)来控制浆料浓度,使用光固化快速成型技术获得不同二氧化硅含量的样品。采用扫描电子显微镜和高温抗折强度测试仪研究固相含量对光固化硅基陶瓷型芯微观形貌和力学性能的影响。结果表明,经光固化成形和1 300℃烧结后,样品收缩率和孔隙率随SiO_2含量增加而降低;抗折强度随SiO_2含量增加而增强。

二氧化硅在两种摩擦条件下的摩擦性能及其机理研究

利用 SRV摩擦磨损试验机及静动摩擦系数测定仪考察了 Si O2 陶瓷 / GCr1 5钢摩擦副在干摩擦及水、正丁醇、正癸醇和正辛酸等润滑下的摩擦性能 .结果表明 ,小振幅往复摩擦磨损条件下的摩擦系数顺序为 :干摩擦 >水 >正丁醇 >正癸醇≈正辛酸 ;静动摩擦条件下摩擦系数顺序为 :水 >正丁醇 >正癸醇 >干摩擦 >正辛酸 .利用 DSC对润滑剂同 Si O2 之间的反应活性进行了模拟考察 .发现润滑剂同陶瓷表面之间的反应活性越高 ,摩擦系数越高 .反应活性顺序为 :水 >正丁醇 >正癸醇 >正辛酸 ,摩擦化学反应膜的特性对摩擦学性能都具有重要影响 .

金属Al粉对氧化硅基陶瓷型芯的性能及组织的影响

本工作以石英玻璃粉作为基体材料,白刚玉粉作为矿化剂,金属Al粉作为添加剂,制备了氧化硅基陶瓷型芯。研究了不同含量金属Al粉对氧化硅基陶瓷型芯收缩率、物理性能、显微组织和相组成的影响。研究结果表明,在型芯烧结过程中,金属Al粉受热氧化形成Al_2O_3,伴随着体积膨胀和重量增加,可以抑制陶瓷型芯的烧结收缩和铸造收缩。Al粉对烧结过程中的方石英析晶无明显抑制作用,铸造过程中由于型芯骨架结构的松散程度增加,型芯的高温抗变形能力降低。当铝粉含量为1wt%时,陶瓷型芯综合性能良好,三维方向的烧结收缩率分别为0.01%、0.03%、0.03%,气孔率为28.58%,挠度为0.57 mm,抗弯强度为12.1 MPa。制备的陶瓷型芯能够满足高温合金定向凝固需求,并有望能提高空心涡轮叶片的内腔尺寸精度。

氮化硅陶瓷高温摩擦学性能

本文研究热压氮化硅陶瓷与３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢组成的销－盘摩擦副，在空气中非润滑条件下，４００～８００℃不同载荷（４９～３４３Ｎ）的摩擦磨损性能；测定了磨擦系数和Ｓｉ３Ｎ４销的磨损因子；通过对Ｓｉ３Ｎ４磨损面的ＳＥＭ形貌观察、Ｘ射线相结构分析。

Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si_3N_4陶瓷与接头质量控制

研究了Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3 N4 陶瓷。结果表明 ,Ni Ti过渡液相存在时间短 ,在此期间形成的界面结合强度低 ;必须进一步固态扩散反应才能形成高强度接头 ,相应的接头显微结构为 :Si3 N4 /TiN/Ti5Si3+Ti5Si4 +Ni3 Si/NiTi/Ni3 Ti/Ni。连接时间、连接温度、连接压力及Ti和Ni的厚度影响接头组织和强度 ,其最佳值为 6 0min ,10 5 0℃、2 .5MPa、2 0 μm和 40 0 μm ,所得接头室温和 80 0℃剪切强度分别为 142MPa和 6 1MPa。

Dy α-βSialon 陶瓷的制备与相变研究

在Dy-Si-Al－O－N系统相关系的研究基础上，设计了以DyAG和M’相作为晶界相的单相α-Sialon和β-Sialon以及复相α－β-Sialon材料．研究了它们的致密化行为，热处理过程中的α’→β’相变机制以及力学性能．结果表明：可以制备出以DyAG和M’相作为晶界相的单相α-Sialon和β-Sialon以及复相α－β-Sialon材料．作为烧结助剂，DyAG比M’更能有效地促进致密化．Dy-α’较之其他的含Dy的物相更易于形成，因此烧结样品的α’相含量比设计值高．通过热处理，使α'→β'转变发生，可以达到设计的α’/α’+β’值．

高压气-固燃烧合成h-BN-SiO_2和h-BN陶瓷材料的研究

采用高压气 -固燃烧合成法制备了密度为 1.79g/ cm3的 h- BN- Si O2 陶瓷和密度为 1.70 g/ cm3的 h- BN陶瓷 ,抗弯强度分别为 76 MPa和 42 .8MPa,硬度分别为 2 12 (HV)和 10 8(HV)。分析了氮气压力和初始孔隙率对反应物燃烧和产物的影响 ,结果发现在适当的初始孔隙率和氮气压力条件下 (对于 h- BN- Si O2 :48%≤ρ≤ 5 2 % ,75 MPa≤ P≤ 85 MPa;对于 h- BN:48%≤ ρ≤ 5 2 % ,95 MPa≤ P≤ 110 MPa)可以得到无裂纹的产物。产物中的片状 h- BN颗粒为各向同性 ,高的氮气压力导致 h- BN颗粒尺寸增大 ,同时发现 h- BN- Si O2 产物中 Si O2 以玻璃相的形式存在于晶相B7O的边缘 ,B7O的产生与原料 Si O2

有机蒸气透过SiO_2陶瓷膜的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究有机蒸气通过二氧化硅(SiO2)陶瓷膜的渗透情况。以丙酮/氮气通过SiO2膜的渗透为模拟体系,对不同温度、不同膜孔径、不同气体浓度等情况下混合气体透过膜的渗透情况进行动力学模拟。模拟结果表明,对于孔径在纳米范围的膜,主要的分离机理为毛细管冷凝。通过对不同条件下丙酮、氮气在膜孔内和膜表面的数量及聚集状态的分析,确定温度在288K左右分离效果较好;膜孔径为1.5nm时易发生毛细管冷凝,分离效果好;有机蒸气浓度在20%左右适用烧结的SiO2膜回收。