不同纳米氧化铝含量Ni-P-Al_2O_3化学镀层的高温磨损性能

采用化学镀技术制备不同纳米氧化铝含量的Ni-P-Al2O3复合镀层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对镀层的表面形貌、化学成分及微观结构进行表征,考察镀层在600℃下的高温氧化性能,并采用高温摩擦磨损试验机对镀层在200℃和600℃下的摩擦磨损性能进行测试,分析其磨损机理。结果表明:纳米氧化铝的加入可有效提高镀层的高温耐磨性能和抗高温氧化性能。随着镀液中纳米Al2O3用量的增加,镀层的氧化质量增加,摩擦因数先减少后增加,镀层的磨损机理发生变化。镀液中纳米Al2O3用量为3 g/L时,镀层具有优异的抗高温氧化性能、较低的摩擦因数和较低的磨损率。复合镀层在较高温度磨损过程中呈现出较高的磨损率和较低的摩擦因数。

高温高表面氧化铝新材料制备的化学研究Ⅰ.硬水铝石法制高表面α-Al_2O_3

研究了由硬水铝石分解制备高表面α Al2 O3的生成条件 ,以及煅烧温度、时间对高表面α Al2 O3性质的影响规律和添加Si对高表面α Al2 O3热稳定性的影响。结果表明 ,由硬水铝石分解制得的高表面α Al2 O3具有孔容大、孔径小、α相结晶不完善的特点 :高温下高表面α Al2 O3不稳定 ,随煅烧温度增加 ,表面氧原子迁移加剧 ,微孔烧结 ,比表面降低。硅组分的添加能在一定程度上抑制表面氧原子的迁移 ,使α Al2 O3的α相保持完善和抑制微孔的烧结 ,从而增强了高表面α Al2 O3的热稳定性。

氧化铝载体对Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂上异丁烷脱氢性能的影响

采用盐酸回流法和氨水沉淀法合成了氧化铝载体,并通过络合真空浸渍法制备了不同来源氧化铝负载的Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂。利用N2物理吸附、CO脉冲吸附、H2程序升温还原、NH3程序升温脱附、热重等手段对Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂进行了表征,以异丁烷脱氢为探针反应研究了氧化铝载体对该催化剂脱氢性能的影响。结果表明,与由盐酸回流法合成的载体制备的催化剂相比,采用氨水沉淀法合成的氧化铝载体制备的Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂表面具有较小的Pt颗粒和较弱的酸性分布,其脱氢活性及异丁烯选择性更优。14 d的连续运行数据显示,由氨水沉淀合成的载体制备的催化剂,其抗积炭能力更强,反应后催化剂的积炭石墨化程度更低,因而具有更好的稳定性;在该催化剂上,异丁烷初始转化率为56.67%,14 d后仍能达到34.71%,异丁烯初始选择性为80%,7 d后维持在94%左右。

纳米α-Al_2O_3粉添加对氧化铝陶瓷性能的影响

为了解决氧化铝陶瓷脆性大、均匀性差等问题,我们在微米氧化铝粉体中添加一定比例的纳米-αAl2O3粉,研究纳米-αAl2O3粉的添加和成型压力对微米氧化铝陶瓷显微结构和性能的影响。实验结果表明,在粉料挤压成型过程中,纳米-αAl2O3粉可填充到微米氧化铝粉体的孔隙之中,减小了孔隙尺寸;成型压力提高,可减少气孔数量,从而提高了陶瓷素坯的密度,改善了氧化铝陶瓷烧结后的密度和力学性能。

高能球磨预处理工业氧化铝对制备亚微米α-Al_2O_3形貌的影响

为了制备粒度均匀的亚微米α-Al_2O_3粉,以工业氧化铝(Al_2O_3的质量分数为99. 66%)为原料,研究了高能球磨时间(0、5、9和15 h)对工业氧化铝颗粒形貌及1 300和1 450℃煅烧3 h后制备亚微米α-Al_2O_3形貌的影响。结果表明:随着高能球磨时间从5 h延长至15 h,工业氧化铝的颗粒尺寸逐渐细化,聚集体(20～100μm)经高能球磨15 h后,粉碎为1μm左右、分散性较好的小尺寸团聚体; 1 300和1 450℃煅烧所得α-Al_2O_3的颗粒形貌与γ-Al_2O_3形貌密切相关,α-Al_2O_3的晶粒尺寸随γ-Al_2O_3高能球磨时间的延长而细化,粒度分布的均匀性也逐渐提高。综合对比高能球磨不同时间的工业氧化铝经高温煅烧后制备α-Al_2O_3粉的颗粒形貌,高能球磨15 h的工业氧化铝经1 450℃煅烧3 h制备所得亚微米α-Al_2O_3的晶粒分布良好,晶粒尺寸在500 nm左右。

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。

活性氧化铝微粉种类对钢包用ρ-Al2O3结合Al2O3-MgO浇注料性能的影响

为了改善Al2O3-MgO浇注料的常温以及高温性能,对比研究了活性氧化铝微粉种类(PBR、PFR40、M)对钢包用Al2O3-MgO浇注料流动值和脱模、烘后、1550℃热处理后常温性能及高温性能的影响。结果表明:1)采用振动台法,加入PFR40的浇注料试样的流动值更大;2)加入PFR40的浇注料试样脱模和烘后的显气孔率最小,具有较好的抗渣渗透性,且常温耐压强度最高;3)加入PFR40的浇注料试样有较好的抗热震性能和高温抗折强度。

氧化铝成型的Pt-SO42-/ZrO2-Al2O3上n-C50/C60的异构化性能

采用浸渍法制备了Pt-SO4^2-/ZrO2-Al2O3(PSZA)催化剂,考察了黏结剂拟薄水铝石的来源对PSZA异构化活性和机械强度的影响,确定了较为适合的黏结剂来源。对氢氧化锆母体制备进行从25g放大10倍至250g,研究放大催化剂的异构化性能。在此基础上考察了Al2O3黏结剂含量对PSZA异构化活性和机械强度的影响。采用XRD、TG、XRF等手段对催化剂进行了表征,结果表明:拟薄水铝石的来源不同,结晶度不同,制备的催化剂的异构化活性与机械强度均有差别,拟薄水铝石的结晶度越高,制备的催化剂上的硫含量越低,异构化活性越高,机械强度也越高。此外,放大10倍制备的催化剂异构化性能没有明显变化。黏结剂含量对催化剂的初始异构化活性没有明显影响,而反应稳定性随着黏结剂含量的提高大幅度降低。兼顾催化剂的异构化活性与机械强度,较适宜的Al2O3质量分数为5%~10%。

以氢氧化铝为原料制备亚微米级α-Al_2O_3粉体

以氢氧化铝为原料,将其洗涤预处理后在1 200,1 230,1 250,1 350,1 430℃下煅烧,然后再球磨不同时间制得Al2O3粉体,研究了原料预处理、煅烧温度及球磨时间对煅烧后Al2O3产物中α相的转化率、比表面积及粒径的影响。结果表明:原料预处理可以明显降低原料中Na2O的含量,从而提高煅烧后Al2O3产物中α相的转化率,并降低产物中Na2O的含量;最佳的煅烧温度为1 250℃,该温度下制备的α-Al2O3具有较高的转化率和较好的活性,经球磨8h后,其粒径可以达到亚微米级。

TiO_2烧结助剂对纳米η-Al_2O_3制备氧化铝陶瓷的影响

为降低氧化铝陶瓷制备成本,改善其性能,以价格低廉的纳米η-Al_2O_3为原料,TiO_2为烧结助剂,制备氧化铝陶瓷。研究了TiO_2加入量对纳米η-Al_2O_3氧化铝陶瓷的体积密度、显气孔率、物相组成和微观结构的影响。结果表明:TiO_2通过增加氧化铝中铝离子点缺陷数量而提高其扩散系数,促进氧化铝陶瓷的致密化及晶粒的生长。η-Al_2O_3到α-Al_2O_3的相变首先在氧化铝颗粒表面进行,然后迅速扩散至内部完成。通过计算晶胞参数大小,定量证明刚玉晶体发育良好,引入适量TiO_2对氧化铝陶瓷高温性能和化学稳定性影响较小。当TiO_2加入量为2wt%,烧结温度为1600℃时,氧化铝陶瓷的性能优良,体积密度为3. 70 g/cm^3、显气孔率为1. 2%,存在一定数量的晶间气孔和晶内气孔,晶体间结合紧密,晶粒尺寸10～30μm。

纳米η-Al_2O_3无压烧结制备单相氧化铝陶瓷

采用99%纳米η-Al_2O_3为原料,无压烧结制备单相氧化铝陶瓷,通过TG-DSC、XRD和SEM等手段对试样进行分析和表征,并测试其力学性能。结果表明:纳米η-Al_2O_31084.8℃时转变为α-Al_2O_3,转变温度小于理论转变温度;晶型转变释放的能量能够降低氧化铝陶瓷的烧结温度,1550℃时试样的相对密度达91.48%,显气孔率为2.45%,断裂韧性较高。由于η-Al_2O_3的密度小于α-Al_2O_3,无压烧结时试样发生晶型转变产生体积收缩,致密性较低,直接用η-Al_2O_3制备致密的单相Al_2O_3陶瓷较为困难。

K_2O-Na_2O-Al_2O_3-SiO_2系统牙科微晶玻璃匹配氧化铝陶瓷的初步研究

目的:研究K_2O-Na_2O-Al_2O_3-SiO_2系统牙科微晶玻璃匹配氧化铝陶瓷的热处理温度制度。方法:根据氧化铝陶瓷的热膨胀系数调整K_2O-Na_2O-Al_2O_3-SiO_2系统牙科微晶玻璃的原材料配比,利用K_2O-Na_2O-Al_2O_3-SiO_2系统牙科微晶玻璃的热处理温度制度形成微晶玻璃-氧化铝陶瓷复合材料;利用偏振光显微镜和X射线衍射分析仪观察样品的形态及显微结构特性,利用材料试验机测试材料的抗压强度。结果:经过原材料组份的调整,白榴石晶粒约1.0μm、在玻璃基质中分布均匀;微晶玻璃-氧化铝陶瓷复合材料的抗压强度为500MPa。结论:K_2O-Na_2O-Al_2O_3-SiO_2系统牙科微晶玻璃的热处理温度制度适合匹配氧化铝陶瓷。

纳米η-Al_2O_3热压烧结制备氧化铝陶瓷

以纳米η-Al_2O_3粉体为原料,MgO为烧结助剂,采用热压烧结工艺制备高纯氧化铝陶瓷。采用Archimedes法、SEM和三点弯曲法研究了氧化铝陶瓷的致密性、显微结构和力学性能。结果表明:纳米η-Al_2O_3尺寸小、活性高,热压烧结时1084℃晶型转变为α-Al_2O_3;添加适量的Mg O在烧结时生成液相,促进离子间的扩散,进而加速了反应烧结,1.0wt.%是Mg O的最佳添加入量;1400℃试样的相对密度高达99.2%,平均晶粒尺寸约为2μm,晶粒大小均匀;试样的抗弯强度和断裂韧性分别达到475 MPa和5.1 MPa·m^(1/2)。

Fe_2O_3在氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中的行为分析

在中真空（15100 Pa）、9931723 K下,采用X射线衍射、扫描电镜及能谱仪等分析手段对Fe2O3在氧化铝碳热还原及氯化过程的行为以及Fe2O3的添加量对产物金属铝的直收率的影响进行了研究。结果表明：在碳热还原过程中、不通入氯化铝气体时：当温度低于1273 K,Fe2O3逐渐与C反应生成Fe;当温度处于12731473 K之间,Al2O3发生晶型转变;当温度处于14731623 K之间,有Fe3C生成;当温度处于1723 K,由于生成的Fe3C与剩余的Fe形成熔体,包裹Al2O3与C,使Al2O3与C反应生成大量的Al3C4及Al4O4C。通入氯化铝发生氯化反应后,此时有金属铝生成,并且在冷凝物中未发现含Fe物质。在1723 K下,物料中添加适量的Fe2O3可以降低氧化铝真空碳热还原反应的温度,提高反应的速率从而提高铝的产率。

C/C-SiC复合材料表面Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3涂层的涂刷法制备及其抗高温氧化性能

为了提高C/C复合材料的抗高温氧化性能,用包埋法在C/C复合材料表面制备SiC内涂层,再在其上刷涂制备Y2O3-ZrO2-Al2O3多组分涂层,对制备涂层的各种影响因素进行分析,确定最佳制备工艺,并考察了该涂层的组织结构和抗高温氧化性能。结果表明:最佳制备条件为以SiC为内涂层、10%聚乙烯醇(PVA)为分散剂,以Y2O3,ZrO2,Al2O3,Si及C为原料,室温涂覆,升温到1 873 K保温30 min,反复进行5次;该涂层在1 873 K下氧化19 h,失重率仅1.76%,有良好的短期抗高温氧化性能,氧化29 h时失重率为6.23%,涂层可能已破坏失效;涂层的失效是由于其表面形成的孔洞和裂纹不能愈合而导致的。

MnO2-TiO2-CaO-La2O3复相添加剂对低温烧结氧化铝陶瓷性能的影响

采用MnO2-TiO2-CaO-La2O3体系复相添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,采用模压成型工艺,研究了不同的烧结温度对95氧化铝陶瓷性能的影响。采用XRD和SEM对氧化铝陶瓷试样的晶相组成和微观形貌进行了表征。结果表明,在1450℃烧结时,样品已基本烧结致密,样品的综合性能指标最佳,收缩率为28.5%,体积密度达到3.78 g.cm-3,抗弯强度达到357.12MPa,洛氏硬度值达到78.0。

Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层的制备与抗高温氧化性能

采用直流电沉积技术制备了Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层,通过控制镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度及颗粒的粒径,研究了Al_2O_3颗粒对复合镀层表面微观形貌、镀层厚度及抗高温氧化性的影响,并对复合镀层的附着力强度进行了测试.结果表明:通过控制镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度可以获得不同成分的复合镀层;一定质量浓度的Al_2O_3颗粒可以细化Ni-W-P合金镀层的胞状组织,并且纳米颗粒对镀层的细化效果明显优于微米颗粒;Al_2O_3颗粒的质量分数和尺寸对Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层的厚度有明显的影响;镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度为15g/L时所得镀层的抗高温氧化性最好;镀层附着力达到1级标准,Ni-W-P合金复合镀层与基体结合良好.

Er_2O_3对活性氧化铝热稳定性的影响

本文系统研究了以Er2O3为添加剂时,Er2O3组分的添加对所得的γ-Al2O3热稳定性的影响。结果表明,Er2O3组分的适量添加可抑制高温下γ-Al2O3微孔的烧结和向α相的转变,从而提高氧化铝的热稳定性。本文采用X光衍射法测定α-Al2O3的含量。测得添加x(Er)=7%的样品在1200℃焙烧10h后.α-Al2O3转化率最低为35.86%。

Tb_2O_3掺杂对氧化铝陶瓷电弧管组织和性能的影响

通过掺杂不同浓度Tb2O3的重稀土氧化物,研究不同烧结温度下二元MgO-Tb2O3对氧化铝陶瓷电弧管组织与性能的影响,并与MgO-CaO掺杂体系进行比较。结果表明:在相同工艺条件下,CaO掺杂样品晶粒组织粗大且分布不均匀;添加重稀土氧化物Tb2O3可降低氧化铝陶瓷电弧管的晶体颗粒尺寸;在较低烧结温度下,掺杂Tb2O3能够细化晶粒、提高微观组织均匀性、消除晶粒异常生长及有效地改善透明氧化铝陶瓷电弧管的力学性能。

PVD法制备的TiAlN/Al_2O_3复合涂层氧化铝陶瓷刀具切削性能研究

在刀具表面沉积一层硬质、耐磨涂层,可有效提高刀具切削性能。目前刀具涂层的研究主要侧重于氮化物、碳化物等硬质涂层(基体为硬质合金),氧化物涂层(基体为陶瓷)仍未有突破性进展。文章涉及陶瓷基体表面的氮化物和氧化物涂层制备及切削性能研究。采用阴极电弧蒸发镀技术(PVD-CAE)和PEM辅助PVD工艺在氧化铝陶瓷刀具表面制备TiAlN硬质耐磨涂层(中间层)和Al_2O_3抗高温氧化涂层(外层)。采用扫描电子显微镜(SEM)和EDS线扫法分析涂层微观结构和元素成分变化,通过显微硬度计表征涂层表面硬度。通过连续干切削灰铸铁试验研究TiAlN/Al_2O_3涂层的切削寿命、磨损机理和加工表面质量。结果表明:该复合涂层具有细晶致密的微观结构;TiAlN硬质层可将刀具表面硬度提升至2781±19HV_(50g),从而提高了刀具耐磨性;连续干切削灰铸铁试验中,无涂层氧化铝刀具发生崩刃破损,而TiAlN/Al_2O_3涂层刀具主要发生磨粒磨损和少量的粘结磨损,无崩刃现象;PVD法制备的TiAlN/Al_2O_3涂层刀具寿命是常规无涂层氧化铝刀具的2倍以上,且加工表面质量优良而稳定。