球磨工艺对机械合金化制备AlN涂层的影响

在金属Al基板表面制备AlN涂层可结合两者优势,使得复合基板具有优异的导热性、绝缘性以及与芯片匹配的热膨胀系数,有望获得大规模应用。本文采用表面机械纳米合金化工艺在铝表面制备AlN涂层,使用光学显微镜,扫描电子显微镜等设备对系统地研究了工艺参数对其结构的影响,分析了涂层形成过程及相关作用机理。同时,为了减缓Al基体与AlN涂层之间的不匹配性,还设计并制备了W-Al中间过渡层,并通过优化工艺参数对中间过渡层的结构进行了调控。

Effects of nano-AlN on phase transformation of low temperature vitrified bond during sintering process

The effects of nano-AlN and sintering temperature on bending strength and wear resistance of low temperature vitrified bond for diamond grinding tools were studied. Furthermore, the phase transformation during sintering process was investigated by means of thermo-gravimetric analysis (TG), differential thermal analysis (DTA) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the higher bending strength and wear resistance of low temperature vitrified bond are obtained by adding nano-AlN in bonds and sintering at optimum temperature. Nano-AlN added in bonds promotes the crystallization during sintering process and refines the grain sizes of crystalline phase.

纳米AlN/EP导热绝缘胶的制备及其性能研究

采用纳米AlN作为导热填料,经硅烷偶联剂KH-570表面改性后与环氧树脂(EP)共混制备了导热绝缘胶。通过红外光谱(FT-IR)、接触角方法对改性后纳米AlN进行分析和表征,结果表明,KH-570成功包覆到了纳米AlN表面,粉体由亲水性变为疏水性;对于纳米AlN/EP导热绝缘胶,随着改性纳米AlN填充量的增加,导热率呈上升趋势;当KH-570用量为3.5%、纳米AlN量为20%时,导热率达到0.632W/(m.K),是纯环氧树脂胶的3倍多;此时体积电阻率为2.6×1013Ω.cm,剪切冲击强度为11.9×1015J/m2。

纳米AlN／BN复相陶瓷的显微结构与性能

采用尿素与硼酸的反应，在850℃氮气氛下，合成了纳米BN包裹的AlN粉料，通过TEM观察，BN粒径为20-30nm．通过热压烧结制备出纳米h-BN包裹的AlN／BN复相陶瓷，SEM／TEM观察，h-BN呈细针状，针长100-400nm，针宽为30-50nm．当h-BN含量〉20wt％时，其硬度显著降低，提高了材料的可加工性能．

纳米AlN对低温陶瓷结合剂性能的影响

本文探讨了纳米AlN对Na2O-B2O3-SiO2硼硅酸盐玻璃体系陶瓷结合剂性能的影响。利用差热分析仪、X-射线衍射仪等仪器,在不同烧成温度及气氛条件下,测试陶瓷结合剂的热性能、XRD、耐火度、抗折强度,以及线膨胀系数等性能,结果表明:在氩气气氛下纳米AlN会促使陶瓷结合剂中产生析晶;添加纳米AlN质量分数w为6%时,结合剂的烧结温度范围增加30℃;氩气气氛下,烧成温度为710℃,添加纳米AlN质量分数w为6%时,结合剂的抗折强度最大,达到35.64 MPa;纳米AlN加入使结合剂的线膨胀系数下降,添加质量分数w(AlN)为6%时,结合剂的平均线膨胀系数最小为4.99×10-6℃-1。

纳米AlN对低温陶瓷结合剂金刚石磨具结构与性能的影响

文章探讨了纳米AlN对Na2O-B2O3-SiO2硼硅酸盐玻璃体系陶瓷结合剂金刚石磨具结构与性能的影响。在不同气氛条件下烧结的陶瓷结合剂金刚石磨具试样,利用万能压力试验机、洛氏硬度计、扫描电子显微镜等仪器,测试磨具试样的抗折强度、洛氏硬度、耐磨性,以及显微结构等。结果表明:纳米AlN含量为6wt%时,结合剂的开始熔融温度为670℃,比纯结合剂低10℃,且烧结温度范围增大;在氩气气氛下烧成,金刚石磨具试样的抗折强度、洛氏硬度、耐磨性等,比在大气气氛下烧成磨具的均有所提高,其中折强度为60.46MPa,洛氏硬度为88;由SEM图谱可以看出,加入纳米AlN后,结合剂与磨粒间结合良好,且组织均匀。

纳米AlN含量对石墨/铜-0.6%铬复合材料性能的影响

首先采用合金化法制备了铜-铬基体合金粉,然后向其中加入质量分数为10%的石墨粉和不同含量的纳米AlN粉,制备了不同含量纳米AlN颗粒增强的石墨/铜-0.6%铬复合材料,研究了纳米AlN含量对复合材料密度、电阻率、硬度、抗弯强度及磨擦磨损性能的影响。结果表明:随着纳米AlN含量的增加,复合材料的抗弯强度及硬度逐渐增加,密度和导电性逐渐降低,磨损量逐渐减少,摩擦因数变化不大;当纳米AlN质量分数为0.5%时,可在保证不过多降低导电性的前提下,有效提高复合材料的抗弯强度和耐磨性。

高强高导纳米复合材料CuCrZr/AlN的组织与性能

采用粉末冶金方法制备高强高导铜合金基纳米复合材料(CuCrZr/AlN),用TEM、SEM等方法研究不同工艺条件如温度、压力、复压压力及复烧温度对复合材料组织与性能的影响。结果表明:烧结后的试样密度随压力、烧结温度的升高而增大,复压复烧后致密度达98%;试样抗弯强度随密度的增大而增大,复压复烧后,试样最大抗弯强度达到417MPa;600MPa复压950℃复烧试样的软化温度大于600℃;烧结温度为950和900℃,相对应的晶粒尺寸分别是0.26～0.44μm和0.1～0.21μm;材料的电导率随着密度的增大而增大,复压复烧后可以达到62%(IACS)。

多弧离子镀制备TiN/AlN纳米多层膜及其超硬效应

采用多弧离子镀技术在高速钢表面制备TiN/AlN纳米多层膜,并对TiN/AlN纳米多层膜的表面形貌、调制机构进行表征。通过对薄膜显微硬度的测试发现,纳米多层膜的显微硬度明显高于TiN或AlN单层薄膜的显微硬度,具有明显的超硬效应。对比试验表明,TiN/AlN纳米多层膜涂层刀具比TiN涂层刀具具有更长的使用寿命。

点焊电极纳米复合材料(CuCrZr/AlN)组织性能分析

用机械合金化、粉末冶金方法制备铜铬锆合金基纳米复合材料(CuCrZr/AlN)点焊电极。采用透射电镜TEM,扫描电镜能谱SEM等方法表征纳米复合材料的组织性能。结果表明,纳米复合材料的电导率随AlN含量的增加而降低;纳米复合材料的热导率随AlN含量的增加而降低;纳米复合材料的软化温度随AlN含量的增加而提高,当AlN含量为0.4%(质量分数)时,纳米复合材料的软化温度为900℃左右;综合考虑各项性能,当AlN含量为0.2%(质量分数)时,纳米复合材料有较好的综合性能适合做点焊电极。

刀具表面超晶格TiN/AlN纳米多层膜的制备及性能的研究

采用脉冲多弧离子镀技术制备TiN/AlN纳米多层膜,对该薄膜的结构研究表明,随着调制周期的减小,稳定态六方AlN相逐渐转变成亚稳态立方AlN相,形成以TiN/AlN超晶格结构为主的薄膜。并从与标准图谱的对比中可知,TiN/AlN超晶格是AlN在立方TiN簿膜的影响下,在TiN层上以亚稳态相立方结构外延生长所形成。另研究显示,TiN/AlN薄膜具有一定的超硬效应以及在硬质合金刀具上优良的使用性能。

FeNi@CNOs/AlN复合材料的制备及其吸波性能

核壳结构的碳材料具有优异的吸波性能,但是在陶瓷基体中难以分散均匀。本研究通过化学气相沉积法在氮化铝陶瓷基体中引入磁性纳米洋葱碳,制备了FeNi@CNOs/AlN复合材料,研究了其相组成、微观形貌和吸波性能。结果表明,1100 K下基于Al粉与C粉,FeNi催化剂的存在可原位生成FeNi@CNOs/AlN复合材料;10wt%FeNi@CNOs/AlN复合材料在8.29~15.32 GHz范围内,其RL值均低于-10 dB,在13.2 GHz处达到最大值为-23 dB。

纳米复合材料(Cu/AlN)点焊电极的失效机制分析

通过高能球磨制备铜基纳米氮化铝复合粉体(Cu/AlN),用粉末冶金方法制备Cu/AlN点焊电极并装机进行镀锌薄钢板点焊试验。用XRD、SEM、TEM等表征失效电极的组织形貌,分析电极的失效机制及失效原因。结果表明:铜基纳米复合材料(Cu/AlN)点焊电极的主要失效机制是:"蘑菇化"变形、坑蚀、粘结等,未见电极表面合金化生成新相。Cu/AlN点焊电极使用性能优于铸态商用(CuCrZr)点焊电极,主要因为纳米AlN颗粒的弥散强化作用及其优异的导热性能。

纳米AlN填充PTFE复合材料的摩擦性能研究

以纳米氮化铝(AlN)为填料制备了聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了该复合材料在干摩擦条件下与不锈钢对摩时的摩擦磨损行为.结果表明:纳米AlN填充FTFE基复合材料的耐磨性能明显优于纯PTFE。不同用量纳米AlN填充PTFE复合材料的摩擦系数最多上升16.5%,而耐磨性最多却能提高150倍,当纳米AlN用量为5%,PTFE复合材料的耐磨性最好。SEM观察发现:纯PTFE的磨损表面上分布着大量的带状结构,有明显的犁削和粘着磨损的痕迹。当复合材料中纳米AlN用量较低时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的黏着磨损,但当复合填料中纳米AlN用量较高时,复合材料的磨损机制主要表现不同程度的黏着磨损和磨粒磨损,同时其复合材料的摩擦磨损性能出现了恶化现象。

纳米AlN增强C/C复合泡沫材料制备及机理研究

融合韧带网络型泡沫炭与微球型泡沫炭的结构特点,并结合同质复合材料与异质复合材料的互补优点,用填充了纳米AlN的酚醛树脂胶作韧带网络将酚醛树脂微球六角密排,再经过炭化、石墨化处理,成功地制备了纳米AlN/C复合泡沫样品。对该样品进行扫描电镜和X射线衍射测试,结果表明生成的直径在400～500 nm范围的炭纤维和尺寸在150～200 nm之间的纳米AlN颗粒共同增强韧带网络。同时,对纳米AlN增强C/C复合泡沫材料的机理进行了分析解释。

AlN/Si_3N_4纳米多层膜的显微结构及力学性能

采用射频磁控溅射方法制备了AlN、Si3N4单层薄膜和调制比为1的不同调制周期的AlN/Si3N4纳米多层膜。薄膜采用X射线衍射仪、X射线反射仪、高分辨率透射电子显微镜、原子力显微镜和纳米压痕仪进行表征。结果表明:AlN是多晶,Si3N4呈非晶,多层膜的界面非常尖锐;单层膜及多层膜均呈岛状生长,多层膜的表面粗糙度介于两单层膜之间,并且随着调制周期的增加,粗糙度下降;多层膜在所研究的层厚范围内,硬度值比根据混合法则计算得到的值高3.5GPa左右,没有出现超硬效应。

AlN/w-BN纳米多层膜的制备及其显微结构

用射频磁控溅射法在硅基片上制备了AlN、BN单层膜及AlN/BN纳米多层膜,采用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、小角度X射线反射仪、高分辨率透射电子显微镜和原子力显微镜等对其进行了表征。结果表明:AlN/BN多层膜具有(103)择优取向,并且当AlN层厚固定时,随着BN层厚的增加,(103)择优取向得到强化;AlN单层膜及AlN/BN纳米多层膜均呈岛状生长,多层膜界面粗糙度及表面粗糙度均随着BN层厚的增加而减小;多层膜中BN的结构与BN的层厚有关,当AlN层厚保持在4.0 nm且BN层厚为0.32~0.55 nm时,可获得晶态w-BN,当BN层厚增至0.74 nm时,BN呈非晶态。

一种大分子改性剂对纳米AlN改性的研究

采用自制的大分子表面改性剂对纳米AlN进行表面改性,对改性前后的纳米AlN进行粒径分析、FTIR、XPS、TGA等表征。结果表明,大分子改性剂和纳米AlN的表面发生化学键合,有效地阻止了纳米AlN的团聚,使纳米AlN颗粒达到纳米级分散。

尿素溶液法合成纳米AlN粉体

以尿素为固体氮源,甲醇为溶剂,AlCl_3·6H_2O为铝源,采用尿素溶液法制备了纳米AlN粉体。采用FT-IR对前驱盐进行了结构分析,并通过XRD和SEM分别对最终煅烧产物进行了结构和形貌的表征。重点研究了尿素/金属摩尔比R值和煅烧温度对合成产物的晶体结构和形貌的影响。结果发现:AlN的纯度随R值的增加而增大,R值大于6可以获得单一AlN相,R值小于6获得AlN和Al2O3的混合相;此外,R值也直接影响到AlN纳米粉体和团聚颗粒的形貌,所制备AlN纳米粉体的粒径和团聚的球状颗粒的粒径随R值的增加出现细化的趋势。

纳米AlN润滑油抗磨添加剂的制备与应用研究

采用溶液聚合反应,将马来酸酐接枝到低分子量的无规聚丙烯链(a-PP)上,制备a-PP-g-MAH大分子表面改性剂,并应用其对纳米AlN粉体进行表面修饰改性.对合成的改性剂、改性前后的纳米AlN运用FT-IR、TGA、接触角、沉降实验等方法进行表征和测试.结果表明:当接枝率为2.69%的大分子改性剂用量为9%时,对纳米AlN粉体表面处理效果最好,有效提高了它在润滑油中的悬浮分散性.当改性的纳米AlN粉体以0.3%质量分数分散于润滑油中时,可以3个月不沉降,润滑油的极压值由1000N提高到1300N;电镜照片显示,其对摩擦副表面起到了一定的保护和修复作用.