包覆型BN-AIN复合粉体研究

利用包覆法,首先通过将AIN粉体均匀分散到硼酸(H38O3)和尿素(CO(NH2)2)的无水乙醇溶液中,制备出与硼酸和尿素均匀混合的AIN粉体。然后在氮气氛下,经过氮化处理来制备BN-AIN的复合粉体。DTA/TG分析显示,氮化反应从800℃开始,到1100℃时结束。XRD和TEM分析发现,复合粉体是由非晶态的BN均匀包覆AIN的复合颗粒组成。

纳米W-Cu复合粉体制备的研究进展

W-Cu复合材料结合了W、Cu金属各自优良性能,具有良好的高温强度、延展性、抗电弧烧结性、耐高温氧化和低膨胀系数等特点,广泛应用于机械加工、国防工业、航空航天、电子信息、军事等领域。以超细纳米W-Cu复合粉体为原材料是制备出性能优越的W-Cu复合材料的主要途径之一,受到国内外学者的广泛关注。主要总结了W-Cu超细纳米复合粉体的制备方法,如机械合金化法、化学共沉淀法、水热合成-共还原法、喷雾干燥法、溶胶-凝胶法、冷冻-干燥法、燃烧法等,并通过分析现阶段制备W-Cu纳米复合粉体存在的问题,提出了未来该领域的研究方向。

ZrC纳米粉体改性C/C-SiC复合材料的微观结构和烧蚀性能

为改善C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能,以ZrC纳米粉体和Si粉为反应渗料,采用反应熔渗(reactive melt infiltration,RMI)法制备ZrC纳米粉体改性C/C-SiC复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等研究ZrC纳米粉体含量对C/C-SiC复合材料微观结构和烧蚀性能的影响。结果表明:随ZrC纳米粉体含量增加,复合材料的孔隙率增大,而密度变化不大。ZrC纳米粉体一部分弥散分布在SiC基体中,一部分则发生了团聚。烧蚀30 s后,ZrC纳米粉体摩尔分数为6%时,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率最低,分别为2.0 mg/s和3.9μm/s。随ZrC纳米粉体含量增加,烧蚀过程中形成的ZrO_(2)含量增多,对SiO_(2)的钉扎作用明显增强,能有效提升C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能。

二步煅烧法制备高热稳定性无定形SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体

采用二步煅烧法制备了高热稳定性无定形SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体。首先以十二水合硫酸铝铵和葡萄糖为原料混合煅烧制备无定形Al_(2)O_(3)前驱体,然后以正硅酸乙酯形式向无定形Al_(2)O_(3)中引入适量的SiO_(2),煅烧后即可获得具有高热稳定性的无定形SiO_(2)-Al_(2)O_(3)复合粉体。当SiO_(2)引入量为26%(质量分数)时,粉体经950℃下煅烧4 h仍为无定形结构;对前驱体进行研磨后,粉体热稳定性进一步提升,在1 020℃下煅烧4 h仍为无定形结构。研究表明,SiO_(2)引入量和前驱体混合均匀性对复合粉体的高温热稳定性有明显影响。

AgCl/Ag复合粉体材料的制备及机理

采用超声辅助脱合金法,以Ca-Mg-Cu-Ag非晶条带为前驱体,Cu-Ag纳米多孔材料为中间产物,不同溶剂组成的盐酸溶液为反应液,制备出不同形貌的AgCl粉体材料,利用SEM、XRD等检测手段对样品的形貌、结构、成分等进行了表征分析,揭示了AgCl/Ag复合粉体材料在不同反应液中的形成过程及机理。研究表明:在超声辅助作用下,当以盐酸乙醇溶液为反应液时,改变浓盐酸溶液与乙醇溶剂的体积比后Cu-Ag纳米多孔材料可以完全溶解于该溶液中并重新析出不同形貌的AgCl粉体材料;而以盐酸水溶液为反应液时,改变盐酸水溶液与蒸馏水溶液的体积比后Cu-Ag纳米多孔材料只能直接转变为近球形的AgCl粉体材料,且不能溶解于盐酸水溶液中再重新析出。在超声与盐酸乙醇溶液的共同作用下,Cu-Ag纳米多孔材料存在一种新颖的AgCl“生成-溶解-再析出”机制,可以精准地控制再析出AgCl晶体的形貌和尺寸。

碳热还原氮化硅藻土制备Si_(2)N_(2)O/SiC复合粉体

氧氮化硅(Si_(2)N_(2)O)是性能优良的耐火材料和高温结构材料,具有优异的抗蠕变性、耐腐蚀性和抗氧化性等优点。本工作利用硅藻土作为硅源,乙炔炭黑作为还原剂,通过碳热还原氮化法在硅藻土表面原位合成Si_(2)N_(2)O/SiC复合粉体。采用X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)和N_(2)吸附/脱附等温线对样品进行表征。结果表明,在原料配比m(硅藻土)∶m(乙炔炭黑)=1∶1条件下,1 450℃煅烧4 h后,SiO_(2)完全转变成Si_(2)N_(2)O和β-SiC物相,样品整体呈球状形貌,大颗粒周围分布大量片层状小颗粒,并存在介孔结构。Si_(2)N_(2)O/SiC复合粉体作为性能优良的高温结构材料,有望在结构复合材料中得到广泛的应用。

选区激光熔化用TiB_(2)/AlSi10Mg复合粉体的制备及性能

以气雾化AlSi10Mg粉和高纯TiB_(2)粉为原料,采用高能球磨和等离子球化技术制备选区激光熔化用TiB_(2)/AlSi10Mg复合粉体,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、激光粒度仪和紫外可见光分光光度计等对等离子球化前后TiB_(2)/AlSi10Mg复合粉体组织结构和性能进行表征。结果表明:经等离子球化后的TiB_(2)/AlSi10Mg复合粉体具有优异的球形度,粒径分布均匀。此外,部分TiB_(2)与Al之间发生了化学反应生成Al3Ti相,获得冶金结合界面,提高了界面结合强度。该复合粉体具有近似于TiB_(2)包覆AlSi10Mg的核壳结构,改善了铝合金粉末的激光吸收率,由23.2%(AlSi10Mg)增加至42.1%(TiB_(2)/AlSi10Mg)。

Hf含量对湿化学法制备超细W-Y_(2)O_(3)复合材料显微组织与性能的影响

本文在现有W-Y_(2)O_(3)材料基础上,引入微量Hf4+掺杂入Y_(2)O_(3),调节Y_(2)O_(3)与W晶粒之间的界面关系,从而改善W基材料的综合性能。通过改变Y与Hf元素的掺杂比例,获得纳米级W基复合粉体,在氢气气氛下常规烧结制备W-Y_(2)(Hf)O_(3)复合材料。采用SEM、TEM等表征手段对W-Y_(2)(Hf)O_(3)复合材料的性能进行表征分析,研究Y与Hf元素在材料中的作用规律。结果表明:掺杂Hf元素有利于后续氢气还原,在第二相掺杂量不变条件下,当Hf含量增加时,所获得的粉体粒径减小,W-3Y-7Hf的粒径约为100 nm,明显小于传统制备的W-Y_(2)O_(3)粉体。烧结后的块体晶粒尺寸细化,显微硬度和相对密度随之增大,成分为W-3Y-7Hf烧结块体显微硬度最高,为513.7HV_(0.2),致密度为97.6%。在钨基材料中同时添加Y与Hf元素会在钨晶粒的晶界与晶内处形成复合第二相氧化物Y_(2)Hf_(2)O_(7)颗粒,尺寸更小,弥散强化作用更强;其中,W-3Y-7Hf中第二相氧化物颗粒尺寸仅为200 nm左右,与钨晶界产生良好的界面结合关系,形成半共格界面。

熔盐法合成α-Si_(3)N_(4)-AlN复合粉体及其抗水化性能

以Si粉、三聚氰胺(C3H6N6)和AlN粉为原料,以NaCl-NaBr为熔盐介质,采用熔盐法(以盐、料质量比为2∶1)制备α-Si_(3)N_(4)-AlN复合粉体。研究了反应原料中AlN粉添加量(m(Si粉)∶m(C_(3)H_(6)N_(6))∶m(AlN粉)分别为1∶2∶0、1∶2∶0.2、1∶2∶0.4、1∶2∶0.6和1∶2∶1)和反应温度(分别为1100、1150和1200℃)对制备的α-Si_(3)N_(4)-AlN复合粉体物相组成、显微结构和抗水化性能的影响。结果表明:在Si粉、C_(3)H_(6)N_(6)、AlN粉质量比为1∶2∶0.6时,在1200℃保温2 h后,Si粉被全部氮化为α-Si_(3)N_(4),所得产物α-Si_(3)N_(4)-AlN复合粉的抗水化性能比原料AlN粉的显著提高。

电爆法制备石墨烯及其铜基复合涂层的性能研究

石墨烯与金属粉末混合后容易团聚,不能有效均匀分散,无法充分发挥其优异特性。为解决石墨烯在复合材料中的团聚问题,采用自主研制的电爆设备制备了石墨烯气溶胶,将其与铜粉混合得到石墨烯/铜复合粉体,并制备出石墨烯/铜复合涂层。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对石墨烯气溶胶及复合材料进行表征分析,并测试涂层的硬度和耐磨性。结果表明,电爆法制备的石墨烯主要为小片径石墨烯,片径尺寸为5~40 nm,层数为3~7层。在浓度0.875 mg/L的石墨烯气溶胶中,衬底放置时间少于10 min时,单个的小片径石墨烯片碰撞吸附在衬底上,未发现凝并后的石墨烯气溶胶凝胶;衬底放置时间超过10 min后,许多小片径石墨烯堆叠在一起,形成石墨烯气溶胶凝胶,且衬底放置时间越长,凝并越严重,石墨烯气溶胶凝胶团也在不断长大。石墨烯/铜复合粉体中小片径石墨烯均匀吸附在铜粉表面,制备出的复合涂层其表面C元素分布均匀,有效解决了团聚问题。0.5 wt.%石墨烯/铜涂层平均硬度为74.8 HV0.05、摩擦系数为0.18,与纯铜涂层相比均有不同程度的提升。结果表明,电爆法制备的石墨烯气溶胶可用于制备石墨烯/铜复合涂层,提高涂层的硬度和耐磨性。该方法有望为制备高性能石墨烯/金属复合材料提供新的途径。

纳米石榴石固体电解质粉体在聚合物电解质中的均匀分散

固态锂电池(SSLBs)因采用金属锂负极和固体电解质,具有提高能量密度和安全性的潜质。固体电解质作为固态锂电池的关键材料,对电池性能有重要影响。其中,聚合物-石榴石型复合固态电解质因结合了聚合物电解质的易加工性以及石榴石电解质的热稳定性和高离子电导率的优点,在固态电池规模化制造中具有良好的应用前景。然而,由于纳米固体电解质粉体的表面能高、与有机物的界面兼容性差,导致纳米锂镧锆氧颗粒在聚合物基体中容易发生团聚,进而导致复合电解质的离子电导率降低。本工作引入硅烷偶联剂3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)的表面进行改性,旨在改善LLZTO颗粒在溶剂和聚合物基体中的分散性。LLZTO纳米颗粒表面的羟基与GPTMS分子反应形成共价键,在颗粒表面形成一层厚度约5 nm的GPTMS修饰层。GPTMS中具有亲脂性的环氧基团,使改性后的LLZTO纳米颗粒(LLZTO@GPTMS)在有机溶剂中均匀分散。粒度分布实验表明,LLZTO纳米颗粒的分散性与溶剂的极性呈正相关。采用均匀分散的LLZTO悬浮液,制备的PEO:LLZTO复合电解质的室温离子电导率可以达到2.31×10^(-4)S·cm^(-1)。使用优化后的PEO:LLZTO@GPTMS电解质组装的锂对称电池以及以LiFePO_(4)(LFP)为正极、金属锂为负极的SSLBs均表现出更长的循环寿命。此外,GPTMS的修饰有助于LLZTO纳米颗粒在聚乙烯(Polyethylene,PE)隔膜上的均匀涂覆。采用LLZTO@GPTMS涂覆PE隔膜的LFP|Li电池比采用未修饰LLZTO涂覆PE隔膜的电池展现出更优异的循环稳定性。结果表明,GPTMS能够有效提高LLZTO纳米颗粒在有机溶剂和聚合物基质中的分散性,对其他有机-无机复合材料体系具有指导意义。

WC-12Ni@Ni-MoS_(2)核壳结构复合粉体工艺改进

为了解决WC-12Ni@Ni-MoS_(2)自润滑核壳结构复合粉体壳层疏松、厚度不均、元素分布不均的问题,研究了化学镀制备工艺中粉体固含量、表面活性剂类型、搅拌方式、粉体粒径大小对复合粉体的影响。结果表明,在75 g/L WC-12Ni待镀粉体粒径分布均匀且范围小的情况下添加HPB阳离子型表面活性剂、7.5 g/L MoS_(2)自润滑粉体,NiCl_(2)·6H_(2)O作主盐,DMAB作还原剂持续均匀定量加入,1200 r/min机械搅拌,85℃化学镀20 min制备的WC-12Ni@Ni-MoS_(2)核壳结构复合粉体壳层致密,厚度均匀,元素分布均匀,且试验可重复率高。

纳米陶瓷颗粒在铝基复合材料中的研究进展

纳米陶瓷颗粒在铝基纳米复合材料领域是极具潜力的增强相,可较容易地使基体材料实现轻质化、耐高温、耐摩擦、化学稳定性强的改性效果。在复合工艺中,纳米陶瓷颗粒的不均匀分散及其在基体材料中的润湿性差是当下的主要挑战。本文以不同种类的纳米陶瓷增强相为线索,分析梳理了不同性能及不同应用导向的纳米陶瓷颗粒在铝基复合材料应用中的研究进展。

Ni包裹Al_2O_3复合粉体的制备

采用非均相沉淀工艺在Ａｌ２Ｏ３颗粒表面均匀地包裹上镍盐前驱体，经煅烧、还原后得到纳米晶Ｎｉ包裹Ａｌ２Ｏ３复合粉体．相分析表明，非晶态的镍盐前驱体在５５０℃已转变为ＮｉＯ，再经７００℃氢气处理后，ＮｉＯ还原为Ｎｉ，其晶粒尺寸约为２０ｎｍ。结构分析表明，复合粉体在热处理过程中，包裹层由连续态变为非连续态．

碳纳米管-超细铜粉复合粉体的制备

采用混酸纯化法在碳纳米管表面引入羟基、羧基等基团,在此基础上,用SnCl2·2H2O 溶液对碳纳米管进行敏化处理．处理过的碳纳米管均匀地分散在水溶液中,形成碳纳米管悬浮液．在这种碳纳米管悬浮液中加入五水硫酸铜,先后用葡萄糖和甲醛对铜实施还原,原位制备了碳纳米管-超细铜粉复合粉体．SEM和TEM结果表明,碳纳米管均匀地分散在超细铜粉中,并且与铜颗粒形成较牢固的结合．

核-壳型KHCO_3/赤泥复合粉体的甲烷抑爆特性

为了获取新型经济、环保、高效的粉体抑爆材料,以制铝工业废料赤泥为原料加以改性作为载体,采用反溶剂-溶析法制备出具有核-壳结构的KHCO_3/赤泥复合粉体。通过20 L球形抑爆实验系统,测试新型复合粉体对甲烷爆炸压力参数的影响,并与单一赤泥粉体和KHCO_3粉体的抑制效果对比。结果表明:核-壳型KHCO_3/赤泥复合粉体具有更好的抑爆效果。其中,负载含量为30%的KHCO_3/赤泥复合粉体使9.5%的甲烷-空气预混气体的爆炸最大压力降低37.5%,最大升压速率降低93.2%,爆炸延迟时间大幅度延长。并对核-壳型KHCO_3/赤泥复合粉体的抑爆机理进行了讨论分析。

硅酸铝包覆硅灰石复合粉体的制备与表征

以硫酸铝和硅酸钠为包覆改性剂,采用化学沉淀法,在硅灰石表面包覆纳米级硅酸铝,在包覆量为5%、硅灰石悬浮液固液比为1∶15,硫酸铝浓度为0.15mol/L、硅酸钠浓度为0.45mol/L、滴加速度为1ml/min、温度为70-80℃、反应时间60min等最佳条件下,制备了硅酸铝/硅灰石复合粉体。结果表明,硅灰石表面均匀地包覆了一层纳米粒级的硅酸铝,白度提高了2.0%。

Ni-P包覆纳米氧化锆复合粉体的制备及性能研究

Ni-P包覆纳米氧化锆复合粉体由于其优良的特性,在半导体纳米材料中得到越来越广泛的应用和研究.制取复合粉末有多种方法,其中化学镀法以其操作简单,节省能源而倍受青睐.本文利用化学镀方法,在一步钯催化法条件下,合成了Ni-P包覆纳米氧化锆复合粉体,表征了粉体的结构.初步测试了粉体的磁学性质.

纳米SiC－Si_3N_4复合粉体的制备及研究

本文以炭黑和气凝氧化硅为原料，采用碳热还原氨化的方法制备纳米ＳｉＣ－Ｓｉ３Ｎ４复合粉体；复合粉中ＳｉＣ的含量由起始粉中Ｃ：ＳｉＯ２的摩尔比控制．在复合粉体的表征中用ＸＲＤ线宽法测量ＳｉＣ粒径大小．ＴＥＭ照片显示Ｓｉ３Ｎ４粒径在１００～２００ｎｍ；ＳｉＣ为纳米级．文中还对生成复合粉体的反应机理进行了探讨．同时利用这一工艺制备出单相的Ｓｉ３Ｎ４粉和ＳｉＣ粉．

高能球磨制备TiB_2/TiC纳米复合粉体

研究了通过高能球磨制备ＴｉＢ２／ＴｉＣ纳米复合粉体的反应过程和机理，对粉体的显微结构进行了表征．实验结果表明，采用金属 Ｔｉ和 Ｂ４Ｃ为原料，在球磨过程中， ＴｉＣ先于 ＴｉＢ２形成．球磨５ｈ后Ｔｉ与Ｂ４Ｃ反应生成ＴｉＢ２和ＴｉＣ，在随后的长时间高能球磨过程中ＴｉＢ２和ＴｉＣ两相保持稳定．球磨 ３０ｈ后，直径约 ８ｎｍ的 ＴｉＣ纳米粒子分布在 １００～２００ ｎｍ的 ＴｉＢ２粒子中，形成均匀分布的纳米ＴｉＢ２／ＴｉＣ复合粉体．