等离子喷涂纳米Al_2O_3-13TiO_2陶瓷涂层研究

以常规和纳米团聚体Al2O3-13TiO2(ω/%,下同)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备常规和纳米结构陶瓷涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,同时对纳米结构涂层的微观组织形成机制进行了讨论。结果表明:常规复合陶瓷涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征;纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成。根据组织结构的不同,部分熔化区又分为亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构的液相烧结区和经过一定长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子的固相烧结区,不同的部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异。由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,不管是常规还是纳米涂层都以亚稳相γ-A12O3为主。

激光重熔纳米Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数,下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察。结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构。经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子。与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高。

等离子喷涂纳米Al_2O_3/TiO_2复合陶瓷涂层的显微组织与性能

采用液相喷雾造粒方法将纳米级Al2O3/TiO2团聚成微米级颗粒,制备了适用于等离子喷涂的陶瓷复合粉体,并利用等离子喷涂技术成功的制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能做了初步的检测。结果表明,涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒,涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与普通涂层相比都有了较大提高。

溶胶凝胶法制备α-Al_2O_3纳米材料团聚控制研究新进展

从溶胶制备、凝胶干燥和粉末培烧三个方面综述了纳米α-Al_2O_3制备过程中团聚的机理和控制措施。表明制备溶胶时选用合适的pH值、加入高分子分散剂,溶胶干燥时采用低表面张力的有机溶剂,喷雾干燥、冷冻干燥,培烧时加入晶种有助于制备小粒径的α-Al_2O_3纳米材料。

Al_2O_3/SiO_2纳米复合陶瓷型芯材料的制备与性能

用粉体分散及热压注方法制备了Al2O3/SiO2纳米复合陶瓷型芯材料,研究了Al2O3/SiO2纳米复合陶芯材料的增强机理. SiO2纳米粉在Al2O3微粉基体中较均匀分布.不含纳米粉材料的断裂方式为典型的沿晶断裂,SiO2含量为3％和5％时,为沿晶/穿晶混合断裂;SiO2含量为7％时,以穿晶断裂为主.加入SiO2纳米粉后,复合材料的孔洞减少,致密度增加,致使烧结温度降低.含7％SiO2纳米粉的陶芯强度比不含纳米粉的提高了约4倍,其原因是纳米晶的析出和材料断裂方式的改变.

Al_2O_3/SiC纳米陶瓷复合材料的制备及力学性能

采用一次粒径分别为 10nm和 15nm的α Al2 O3 和SiC粉体为原料 ,制备了Al2 O3 /SiC纳米陶瓷复合材料·纳米SiC颗粒明显抑制Al2 O3 基体晶粒的长大 ,SiC体积分数超过 4 %时 ,材料的断裂方式由沿晶断裂变为穿晶断裂·随SiC含量的增加 ,Al2 O3 /SiC纳米复合材料的硬度增大·材料的弯曲强度和断裂韧性在SiC体积分数为 5 %时达到最大值·最大三点弯曲强度和断裂韧性分别为 6 4 1MPa和 4 7MPam1/2 ,明显高于热压单相Al2 O3 陶瓷 (344MPa和 3 1MPam1/2 )

共沉淀法制备多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料及其光催化性能研究

以TiCl4 为钛源,Al（CH3）3 为铝源,采用共沉淀法制备出了具有高比表面积且热稳性良好的多孔TiO2/Al2O3 纳米复合材料.对合成的材料进行了XRD、SEM、氮气吸附脱附等温曲线测试及光催化性能测试.分析了焙烧温度对材料的结晶度和晶相组成、孔尺寸和比表面积的影响,并重点考察了焙烧温度对光催化性能的影响机制.制备出的材料在800 ℃高温焙烧后,比表面积仍高达50.9m2/g,同时其具有的高度连通的三维孔道结构也能很好地保持.研究发现复合材料中氧化铝的加入将氧化钛由锐钛矿向金红石的相转变温度提高了200～300℃,同时对材料的孔结构也有稳定作用.其中800℃焙烧的样品的光催化性能最好,紫外加可见光照射下,50min内对罗丹明B染料的降解率达81.7%.

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层的组织结构与抗冲蚀性能

采用等离子喷涂方法分别制备了常规和纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层,用扫描电子显微镜分析了涂层的显微结构,并对涂层进行了抗冲蚀试验。结果表明:常规陶瓷涂层具有典型的片层状结构,但纳米陶瓷涂层片层状结构并不十分明显,且涂层裂纹数量明显减少;纳米陶瓷涂层中的显微结构的变化改善了涂层的韧性和结合性能;在冲蚀过程中,常规陶瓷涂层表面剥落严重,而纳米陶瓷涂层的冲蚀质量损失较小,抗冲蚀性能比常规陶瓷涂层提高了30%左右。

Al_2O_3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的显微结构

使用纳米、亚微米级的α-Al2O3粉体和微米级的(W,Ti)C粉体为原料,采用热压烧结工艺制备了Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料。对热压后材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度进行了测试和分析,利用透射电镜、扫描电镜及X衍射仪对Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的微观组织和结构进行了研究。结果表明,增强相(W,Ti)C与基体Al2O3互相穿插、包裹,界面结合良好,形成了典型的骨架结构;球磨后的(W,Ti)C颗粒粒度分布广泛,热压烧结后与基体材料形成了内晶/晶间型结构;断裂模式的改变、内部残余应力场、位错机制、裂纹分叉和偏转等促进了材料强度和韧性的提高。

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层的工艺研究

采用正交实验方法对等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层的电压、电流及主气流量进行优化设计,并利用SEM、XRD对纳米Al2O3-13%TiO2复合粉和涂层进行检测和分析。结果表明,影响涂层热震性能的因素主次关系是电流>电压>主气流量;优化后的喷涂参数为电压60 V,电流450 A,主气流量40 L/min,优化后纳米涂层的熔融、涂覆状态有所改善。喷涂时涂层中生成了γ-Al2O3,增加了涂层内的孔隙率,同时,Rutile-TiO2相转变成Brookite-TiO2相,增加了涂层中的内应力,加剧了裂纹的扩展,降低了涂层的抗热震性能。

纳米SiC颗粒复合对Al_2O_3-ZrO_2陶瓷材料力学性能的影响

研究了纳米SiC颗粒复合对Al2O3＿ZrO2陶瓷材料力学性能影响的两个因素,即ZrO2的相变强韧化和纳米SiC颗粒的弥散强韧化。实验发现,处于晶界的纳米SiC颗粒,有松弛晶界应力的作用,使得样品中在室温下保留的四方相含量减少,ZrO2的相变强韧化作用减小,但纳米SiC颗粒在晶界处对裂纹的钉扎作用又改善了材料的力学性能。如果两个因素能协调作用,将会使强韧化效果增大,反之则会降低。

Al_2O_3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的力学性能与强韧化机理

采用纳米和亚微米级的α-Al2O3,以及微米级的(W,Ti)C粉体为原料,制备了Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料.在基体Al2O3含有体积分数为11%的纳米Al2O3时复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最优,其抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为840 MPa,6.55 MPa.m1/2和20.1 GPa.TEM实验表明,纳米颗粒的加入明显抑止了基体晶粒的长大,形成了典型的骨架结构,材料的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂的混合.内晶型和晶间型第二相颗粒产生的残余应力场、断裂模式的改变和晶粒细化强化促进了复合材料抗弯强度和断裂韧性的提高.

Al_2O_3粉末对ZrO_2-TiB_2-Al_2O_3纳米复合陶瓷材料力学性能的影响

为了改善ZrO2陶瓷材料的综合力学性能,探讨了添加不同粒径和含量的Al2O3粉末对ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料微观结构和力学性能的影响.采用真空热压烧结工艺制备了ZrO2纳米复合陶瓷材料,烧结温度为1 450℃,热压压力为30MPa,保温1h.结果表明:微米Al2O3粉末的体积分数为10%时,ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料的抗弯强度最高,可达743MPa;添加纳米Al2O3粉末对材料的韧性提高明显,最高可达11.37MPa.m1/2,但不同粒径的Al2O3粉末对材料的硬度影响则不明显,材料的硬度随Al2O3含量的增加而增加.

尼龙6/纳米TiO_2及尼龙6/纳米Al_2O_3原位复合材料的性能

通过原位复合的方法合成了尼龙6/纳米T iO2和尼龙6/纳米A l2O3复合材料,并对材料的力学性能、动态力学行为和光氧化降解行为进行了初步的探讨。结果表明,经钛酸酯偶联剂表面处理的纳米T iO2和纳米A l2O3的加入,可以在一定程度上同时提高尼龙6基体的强度和韧性。此外,氙灯老化实验和XPS测试结果表明,尼龙6/纳米T iO2复合材料具有良好的耐光氧老化降解能力。

纳米结构Al_2O_3/13TiO_2涂层精密磨削的材料去除机理的研究

应用扫描电镜对纳米结构Al2O3/13TiO2(n-Al2O3/13TiO2)涂层精密磨削后的表面/亚表面形貌进行观察和分析,结合对n-Al2O3/13TiO2 精密磨削的单颗磨粒磨削力、磨削力分力比和比磨削能的磨削实验结果的分析,揭示了n-Al2O3/13TiO2 涂层精密磨削的材料去除机理。研究表明,在大多数磨削条件下,n-Al2O3/13TiO2 陶瓷涂层磨削的材料去除机理主要是以材料碎裂和材料压碎等脆性去除方式为主,同时也存在一定的材料粉末化以及极少的显微塑性变形等方式。研究结论对纳米结构陶瓷涂层的工业化应用具有重要的理论和实用价值。

气体孔基因法制备多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料及其光催化性能研究

本文以TiCl_4为钛源,Al(CH_3)_3为铝源,采用一步合成的气体孔基因法制备出了具有高比表面积且热稳性良好的多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料。对合成的材料进行了XRD、SEM、氮气吸附脱附等温曲线测试及光催化性能测试。复合材料中氧化铝的加入提高了二氧化钛的相转变温度并对材料的孔结构有稳定作用,使得合成的材料具有良好的热稳定性,800℃焙烧的样品其比表面积仍高达72.1 m^2g^(-1),介孔尺寸集中在12.7nm左右。原料Al(CH_3)_3既是铝源,也是孔基因分子前驱体,它与水反应释放的CH_4就是内生的气体孔基因分子,孔基因分子的自发释放形成多孔结构。这一方法克服了模板法制备多孔材料的缺陷,同时合成的材料中氧化钛和氧化铝两相混合均匀,使得制备出的材料表现出了优异的光催化性能。800℃焙烧的样品光催化性能最好,光照反应40min对有机染料罗丹明B的降解率达98%。这一基于Al(CH_3)_3的气体孔基因法可以为其他具有工业价值的多孔复合材料的制备提供思路。

激光重熔Al_2O_3+13%wt.TiO_2-SiC纳米复合陶瓷涂层组织

采用激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层技术,以纳米SiC材料为填料,在45钢表面,制备了Al2O3+13%wtT.iO2-SiC纳米复合陶瓷涂层。用X射线衍射、扫描电镜研究了纳米SiC复合陶瓷涂层的微观组织结构。结果表明,重熔层由α-Al2O3、TiO2、Si、SiC以及新相Al4C3组成。在激光的作用下,原等离子喷涂层的片层状组织结构得以消除;纳米SiC颗粒填充在大颗粒Al2O3或TiO2之间。

热压烧结Al_2O_3-SiC纳米陶瓷复合材料XRD和SEM研究

对溶胶凝法制备的Al2 O3-SiC复合粉末进行了真空热压烧结 .X射线衍射分析表明 ,纳米SiC的加入抑制了Al2 O3晶粒的生长 .对陶瓷的断口进行了SEM分析 ,发现断裂方式为穿晶、沿晶混合型 ,但以穿晶断裂为主 ,断裂方式与SiC的含量有关 .

Co3O4/TiO2纳米材料的制备及其光催化性能

以硝酸钴为前驱体、钛酸正丁酯为钛源,结合碳辅助溶胶-凝胶法制备Co3O4/TiO2异质结构纳米材料,并研究了产物对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。氮吸附-脱附测试结果表明,颗粒平均粒径约为28 nm,比表面积为51.05 m^2·g^-1。合成的介孔Co3O4/TiO2复合纳米颗粒显示出在太阳光下对MB良好的脱色和降解率,90 min后初始浓度为10 mg/L的MB降解效率可以达到95%,且在回收5个周期后回收率仍然可以达到85%。这主要是由于碳辅助法制备Co3O4纳米材料表面的残留碳使其在可见光区域有更强的吸收性能,且吸收范围更宽。另一方面,通过提高Co3O4/TiO2比表面积和缺陷密度,抑制表面光生载流子的复合,也提高了产物的光催化降解效果。结果表明,利用碳辅助溶胶-凝胶法可以合成形貌一致、分散性好、洁净度高的Co3O4/TiO2异质结构纳米材料,且其具有广阔的发展前景,特别是在水净化、环境治理和光解水制氢等方面。

基于TiO2@Fe3O4纳米材料的盐酸阿霉素磁性热敏脂质体制备及其理化特性、磁效应和光热效应考察

目的:制备一种包载盐酸阿霉素(DOX)的磁性热敏脂质体(MTSL),考察其理化性质、磁效应和光热效应,为肿瘤的化疗及光热/光动力治疗提供基础。方法:以DOX为模型药物,以纳米二氧化钛-纳米四氧化三铁复合材料(TiO2@Fe3O4)作为光敏剂和磁性材料,采用薄膜分散法制备DOX-TiO2@Fe3O4-MTSL。观察该脂质体的形态和分散性、粒径及Zeta电位,采用超滤-离心法结合高效液相色谱法考察其包封率;采用磁强针考察其顺磁性。与DOX溶液比较,采用透析法考察该脂质体的体外释放行为,并比较在不同温度(37、43℃)下的释放曲线。采用808nm近红外激光照射,考察该脂质体的光热转换效应以及对人乳腺癌MCF-7细胞中活性氧(ROS)产生的影响。结果:制备的DOX-TiO2@Fe3O4-MTSL为棕黑色,水分散性好;电镜下呈类圆球形,大小较均匀;平均粒径为250.6nm,多分散性指数为0.107,Zeta电位为(-7.76±3.41)mV;包封率为(92.3±3.2)%;在外加磁场下可定向移动,具有明显的顺磁性。与DOX溶液比较,该脂质体释药速度较慢,具有明显的缓释特性;与37℃条件比较,该脂质体在43℃条件下的释药速度明显加快。随激光(808nm)照射时间的增加,该脂质体的温度持续升高,具有明显的光热转换效应,并可使MCF-7细胞中ROS的产生明显增加。结论:成功制备了DOX-TiO2@Fe3O4-MTSL,其外观形态均匀、理化性质良好;具有明显的顺磁性、缓释作用和光热转换性能,能在808nm近红外激光照射下增加MCF-7细胞中ROS的含量。