导模法生长α-Al2O3：C晶体

以高纯Al2O3为原料,利用石墨发热体和石墨保温桶为碳源,采用导模法生长了α-Al2O3∶C晶体,研究了氢气退火后得到的α-Al2O3∶C晶体的热致发光和光致受激发光特性.α-Al2O3∶C晶体在460K具有单一一级动力学热致发光峰,热致发光发射波长位于415nm.α-Al2O3∶C晶体的光致受激发光曲线呈指数衰减,衰减曲线由快衰减和慢衰减两部分组成.α-Al2O3∶C晶体的热致发光和光致受激发光剂量响应曲线具有线性-亚线性-饱和的特点,其中热致发光剂量响应在5×10^-6 -0.2Gy范围内呈现良好的线性关系,饱和剂量为10Gy;光致受激发光剂量响应在5×10^-6 -10Gy范围内呈现良好的线性关系,饱和剂量为30Gy.

Al2O3:C光致荧光剂量计初步研究

采用液体成膜法制备了Al2O3:C光致荧光剂量计(OSLD),开展了剂量学性能的初步研究。退火后本底为0.03 mGy,均匀性优于2%,在0.02 mGy~10 Gy测量范围内具有良好线性响应,线性相关系数R 2=0.9996,对β、γ射线响应系数差异约10%,对中子响应系数约为β、γ射线的4%~7%,剂量计多次测量响应信号无明显衰减,照后两个月响应变化为5%,可用于一定周期内剂量存档、复测。上述结果表明,液体成膜方法制备的OSLD具有良好的剂量学性能,证明该方法可行。

结合剂对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

研究了铝酸钙水泥、铝酸钙水泥/SiO2微粉、-αAl2O3微粉以及-αAl2O3微粉/SiO2微粉4种结合剂对Al2O3-SiC-C质浇注料性能的影响。结果表明,加入-αAl2O3微粉结合剂的材料性能最好,可以获得性能良好的铁沟浇注料。

金属Al／Si结合Al2O3-C滑板的使用损毁分析

用XRD、SEM、EDS和化学分析法对金属Al/Si结合Al2O3-C滑板用后的残砖进行了分析,用后滑板的结构可分为原砖带和工作带两部分。原砖带的主要变化特征为:从低温到高温Al、Si逐渐原位反应生成碳化物和氮化物,使滑板由金属结合转变为非氧化物结合,提高了滑板的高温强度和抗热震性;工作带的主要变化特征为:非氧化物逐渐被氧化,使高温强度降低。金属Al/Si结合Al2O3-C滑板使用损毁过程为:工作带中的非氧化物首先被氧化,氧化后结构疏松,强度降低,在铸孔处由高温钢水冲刷引起铸孔扩大,在滑动面处因机械摩擦造成滑动面拉毛。

α-Al2O3：C晶体的依赖特性研究

在过去的20年里,光释光方法已经成功应用于剂量学和年代测定领域。现在通用的光释光衰减曲线是一条没有明显特征的曲线,在激发过程中对激发光源强度进行线性调制,就可以得到一个带有特征波峰的光释光曲线—线性调制光释光曲线(LM-OSL曲线)。采用OTOR模型和Maxima数学软件对α-Al2O3:C晶体典型情况下的LM-OSL曲线进行分析和模拟,对该晶体的LM-OSL曲线峰值对于电子陷阱初始浓度n0的依赖特性进行了研究。

在氧气中焙烧C/γ-Al2O3复合物快速制备α-Al2O3微粉

提出了一种快速制备α-Al_2O_3微粉的方法,以淀粉为碳源、γ-Al_2O_3为前体制备了C/γ-Al_2O_3复合物,然后在800℃、氧气氛中焙烧制备α-Al_2O_3微粉.N_2物理吸附及SEM分析结果表明,所制得的α-氧化铝颗粒细小,约为2μm.该方法具有焙烧温度低、焙烧时间短的优点,同时,淀粉及γ-Al_2O_3均为廉价的工业原料,且该方法所需淀粉量较少,最少仅需0.3g/gγ-Al_2O_3,对应的C/γ-Al_2O_3复合物碳含量约为6wt%,因而极具工业化应用前景.

Si3N4对Al2O3-尖晶石-SiC-C铁沟料性能的影响

本文采用电熔刚玉、镁铝尖晶石、SiC、球状沥青和Si3N4为主要原料，借助XRD和EDAX分析技术，研究了Si3N4加入量对Al2O3-尖晶石-SiC-C质出铁沟浇注料常温物理性能和抗渣性能的影响。结果表明：随着Si3N4加入量的增加，浇注料的显气孔率变化不大，体积密度逐渐减小，1100℃及1500℃埋炭烧成后的抗折和耐压强度逐渐增大，当Si3N4加入量超过4％（质量分数，下同）时，浇注料的体积密度有所增大，抗折和耐压强度显著提高；浇注料在埋炭气氛下抗渣性能优良，氧化气氛下的侵蚀指数明显增大，且随着Si3N4加入量的增加，浇注料的侵蚀指数呈现出先增大后减小的趋势。本文对浇注料的性能变化进行了探讨。

烧成条件对Al2O3-C材料微结构与性能的影响

研究了不同的烧成温度及保温时间对Al_2O_3-C材料物理性能的影响,采用压汞仪和扫描电镜分析了其微观结构以及相组成的变化规律。结果表明,在实验温度范围内,低温烧成或低温条件下适当延长保温时间,有利于材料中SiC晶须的生成和生长发育,因此材料的显气孔率、体积密度、冷态耐压强度、热态抗折强度较高温条件下烧成的优越;提高烧成温度,SiC晶须发生继续氧化,导致SiC晶须数量减少,质量变差,并且硅-碳-氧反应可能更倾向于形成硅氧化物以及气体,这些气体物质逸出使材料的气孔增多,显气孔率增大,但同时也使材料中d<1μm的微气孔率增加。

连铸用Al2O3-C滑板研究现状与展望

Al2O3-C滑板具有良好的抗热震性和抗渣性能,能减少杂质引入以及防止钢水氧化,作为连铸控流功能耐火材料应用广泛,但由于含碳耐火材料容易氧化以及材料组成中氧化物和碳不易烧结等因素,因此存在抗氧化性差,高温强度低等缺点,力学性能有待进一步提高。滑板的原料、配比以及结合系统对其性能起到至关重要的作用。主要从添加剂、结合剂、碳源等方面论述铝碳滑板的研究现状,对铝碳滑板潜在的研究方向进行展望。

加入Si,Si/Al对高碳Al2O3-C材料抗热震性的影响

以电熔白刚玉、熔融石英(粒度≤0.5mm)为骨料,鳞片石墨(粒度≤0.15mm)、电熔白刚玉粉(粒度≤0.088mm和≤0.045mm)、Si粉(粒度≤0.074mm)、Al粉(粒度≤0.088mm)为基质,热固性酚醛树脂作结合剂,压制成25mm×25mm×125mm的试样,经200℃固化24h后,在埋炭条件下经1200℃下保温3h制成碳含量为30%的高碳Al2O3-C材料。分别用5%、10%、15%、20%的Si粉替代高碳Al2O3-C材料中的石墨研究其对试样抗热震性的影响;根据Si粉替代石墨的结果又研究了不同比例Si/Al粉(总量10%)替代石墨后对试样抗热震性的影响,并用SEM和XRD分析热震后试样的显微结构和物相组成。结果表明:(1)Si替代石墨量在5%～10%之间,试样的抗热震性基本保持不变,替代量大于10%以后试样的抗热震性下降。(2)Si/Al替代石墨量为10%时,改变Si/Al比例对试样抗热震性的影响不大。(3)适量Si,Si/Al基本保持Al2O3-C材料抗热震性的原因是原位生成非氧化物。

六偏磷酸钠掺入量对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

以棕刚玉为骨料,碳化硅、白刚玉粉、氧化铝微粉、六偏磷酸钠等为辅料制备Al2O3-SiCC质铁沟浇注料,研究了六偏磷酸钠掺入量(0.05%~0.20%,质量分数)对浇注料致密性、力学性能和热力学性能的影响。结果表明:在110℃干燥及1450℃烧成条件下,随着六偏磷酸钠掺入量的增加,浇注料试样的体积密度、耐压强度和抗折强度先增大后减小,显气孔率则先减小后增加;掺入0.10%六偏磷酸钠试样的线膨胀系数大于掺入0.15%六偏磷酸钠试样的;在低于1150℃测试温度下,试样的导热系数随六偏磷酸钠掺入量的增加先增大后减小。综合考虑各项因素,六偏磷酸钠最佳掺入量为0.10%~0.15%。

Al2O3/La2O3/(W,Mo)C硬质合金刀具表面微织构参数优化

通过水热法制备粒度均匀的Al2O3/La2O3/(W,Mo)C纳米复合粉体,采用放电等离子烧结技术制备Al2O3/La2O3/(W,Mo)C无黏结相硬质合金刀具,利用激光加工技术在刀具表面制备不同沟槽参数的表面微织构,采用正交试验法研究不同沟槽参数的刀具对钛合金干切削性能的影响。结果表明:沟槽间距对切削力和粗糙度影响最大,沟槽深度次之,沟槽宽度影响最小;Al2O3/La2O3/(W,Mo)C无黏结相刀具在沟槽深度为10μm、沟槽间距为100μm、沟槽宽度为30μm时,对TC4钛合金切削性能最好,且刀具前刀面无磨损,后刀面为边界磨损,沟槽织构有效抑制了月牙洼磨损,提高了刀具寿命。

Co-Cr3C2-WC/Al2O3太阳能选择性吸收涂层制备与性能研究

目的研究不同比例的Co-Cr3C2-WC吸收层的光谱发射与吸收性能,并在吸收层表面制备Al2O3减反膜,进而得到一种新型中高温金属-陶瓷型太阳能选择性吸收涂层。方法采用超音速火焰喷涂法(HVOF)在不锈钢基底制备Co-Cr3C2-WC吸收层,并对其成分比例进行优化,再通过溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在吸收层表面制备Al2O3减反膜。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等,对涂层的物相、元素价态、微观形貌进行表征分析。采用表面粗糙度仪测量涂层的表面均方根粗糙度。利用傅里叶红外光谱仪和紫外可见分光光度计分别测量涂层在远红外波段和紫外可见近红外波段的光谱反射率。结果90Co-5Cr3C2-5WC(wt.%)吸收层具有最高的品质因子(吸收率/发射率α/ԑ=0.805/0.308),且表面增加Al2O3减反膜后的涂层吸收率增加至0.903,发射率降低至0.278。涂层表面均匀致密,表面粗糙度Ra降低到1.109μm。在750℃大气环境下热处理100 h后,涂层吸收率增大到0.910,发射率为0.315,选择吸收性能稳定。结论90Co-5Cr3C2-5WC吸收层在保持较高的吸收性能下,有效地改善了热喷涂涂层的表面状态,降低了吸收层的发射率。Al2O3减反膜通过增大短波段光的透过作用以及封孔作用,进一步增大了复合涂层的吸收率,提高了涂层的选择吸收性能和高温服役性能。有望作为中高温太阳能集热系统中的选择吸收涂层材料。

锂离子电池Al2O3-SiO/C负极材料的制备和电化学性能

本文首先以SiO、沥青为原料,制备了SiO/C复合材料.然后以SiO/C复合材料,硝酸铝,氨水,尿素为原料,利用水浴加热和高温热处理的方法,制备出了Al2O3-SiO/C复合材料.采用激光粒度分析、比表面积测试仪、XRD、SEM对样品进行了物相结构分析和微现形貌的表征测试.电化学测试表明:加入尿素的A12O3-SiO/C复合材料具有最佳电化学性能,首次效率高达74.81％,充电比容量为1436.4mA·h/g,表现了优异的电化学性能.

Al2O3-SiC复相粉对Al2O3-SiC-C材料性能的影响

以电熔白刚玉(3～1、≤1、≤0.044 mm)、Al2O3-SiC复相粉(d50≤5μm)、α-Al2O3微粉(d50=1.2μm)、SiC粉(≤0.044 mm)、鳞片石墨(≤0.088 mm)、Si粉(d50=42.8μm)和B4C(d50≤10μm)为主要原料,热固酚醛树脂为结合剂,研究了分别用4%、8%、12%、16%质量分数的Al2O3-SiC复相粉等比例取代α-Al2O3微粉和SiC细粉对Al2O3-SiC-C试样在180℃固化后和1 000、1 500℃埋焦炭热处理后的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度(1 400℃)、抗热震性(1 100℃,水冷)以及抗氧化性(1 000、1 500℃)的影响。结果表明:随Al2O3-SiC复相粉加入量的增加,试样经180℃固化后常温性能下降,1 000℃热处理后常温性能变化不大,1 500℃热处理后除耐压强度显著提高外,其余各项常温性能变化不大;而高温抗折强度下降,抗热震性明显提高,试样经1 500℃氧化后的抗氧化性以加入4%质量分数复相粉的最佳。其原因可能是由于该复相粉的粒度更细,反应活性更高,其氧化层中更易生成莫来石,形成表面致密层从而有效地阻碍氧气向材料内部扩散。

泥料性能对不烧Al2O3-C滑板成型及使用效果的影响

为降低耐火材料生产成本,滑板生产从油浸、氮化、烧成逐步推广到不烧不浸。不烧不浸滑板由于没有经过高温处理,所以成型对泥料使用性能要求较高,而泥料使用性能对滑板外观以及使用后的效果影响也较大。

不烧不油浸金属-陶瓷复合Al2O3-C滑板的应用研究

研究开发了不烧不油浸金属-陶瓷复合Al2O3-C滑板,利用XRD、SEM和EDS对用后残砖的物相组成和显微结构进行了分析。结果表明:在使用过程中加入的金属Al粉原位反应生成了非氧化物增强相,其显微结构特征从以碳结合为主转化为以非氧化物及陶瓷结合为主。在使用时工作层的非氧化物和碳被氧化,形成脱碳层,导致结构疏松,强度降低,铸孔处由高温钢水冲刷引起孔径扩大,滑板工作面因机械摩擦造成滑动面拉毛。经批量使用,其寿命与高温烧成Al2O3-ZrO2-C滑板相当,优于高温烧成Al2O3-C滑板。

SPS烧结原位制备Al2O3-TiC增强Cu基复合材料的组织与性能

用SPS热压烧结技术制备原位自生的Al2O3-TiC增强铜基复合材料。利用光学显微镜（OM）,X射线衍射仪（XRD）,扫描电镜（SEM）分析（Al-TiO2-C）含量、烧结温度对复合材料组织和性能的影响。结果表明：随着（Al-TiO2-C）添加量的增加,复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,电导率下降明显,硬度增加明显;而随着烧结温度的提高,复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,电导率升高,强度先增加后减小;当（Al-TiO2-C）的含量为8%,烧结温度为980℃时,复合材料的组织与性能最优。

不同碳源对Al2O3-SiC-C铁钩料性能的影响

研究不同碳源下Al2O3-SiC-C铁钩料的性能。分别以球沥青、焦炭和炭黑为碳源,比较了常温下三者的显气孔率、抗折和抗压强度。结果表明,不同种类碳源将对试样的气孔率和抗折强度产生不同程度的影响。

铝热剂法原位合成农机刀具Al_2O_3-Ti(C,N)复合涂层组织结构及性能

为了提高旋耕刀、犁铧等农机触土刀具表面强度,以铝热剂的放热反应提供内在热源、等离子弧作为外在热源,采用反应等离子熔覆技术在Q235钢表面原位合成了Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合涂层的微观结构及强质硬化相的成分、组织及性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,涂层主要由网状、嵌套、球状等3种结构组成,硬质相Al_2O_3、Ti(C,N)与粘结相Fe-Ni之间相互包裹、互相嵌套,构形成空间网状骨架结构;涂层硬度最高可达HV_(0.5)2160,平均硬度HV_(0.5)1870,约为基体Q235钢的7.7倍;涂层摩擦系数约为0.372,其磨损量约为65Mn钢及Q235钢的1/7和1/17,与基体相比,复合涂层具有较高的硬度和较好的摩擦磨损性能,可以为农机材料表面强化提供参考。