干压成型-固相反应法制备MgAl2O4多孔陶瓷

为了解决固相烧结法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷过程中体积膨胀导致性能下降的问题，以d₅₀=1.1μm的Al₂O₃和d₅₀=1.5μm的MgO为主要原料，d₅₀=1.5μm的TiO₂为外加剂，用干压成型-固相反应法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷。研究了热处理温度(1 300、1 350、1 400、1 450、1 500℃)和TiO₂外加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对多孔陶瓷烧后线变化率、显气孔率、体积密度、物相组成和显微结构的影响。结果表明：1)随着热处理温度的升高，MgAl₂O₄多孔陶瓷的致密化程度提高，体积密度增大，显气孔率降低；2)随着TiO₂外加量的增加，MgAl₂O₄多孔陶瓷的烧后线收缩率增大，显气孔率...     

TiO2加入量对光固化打印成型Al2O3陶瓷性能的影响

以光敏丙烯酸树脂与分散剂SP-710为液相，以d₅₀=2.38μm的Al₂O₃粉和添加剂TiO₂粉为固相，制备了固含量为78%（w）的Al₂O₃陶瓷浆料。采用数字光固化成型技术（DLP）打印Al₂O₃陶瓷素坯，经1 450、1 500、1 550、1 600℃保温4 h烧后，分析TiO₂加入量（质量分数分别为0、1%、2%、3%、5%）对Al₂O₃陶瓷试样性能的影响。结果表明：TiO₂的加入可促进Al₂O₃陶瓷的烧结，显著提高致密性，降低烧结温度，并确定TiO₂最优掺量为3%（w）,烧结温度最优为1 600℃,此时试样在x轴、y轴、z轴的收缩率分别为15.7%、15.8%与23.8%,显气孔率为2.41%,体积密度为3.74 g·cm^-3,...     

ZrC改性石墨对低碳Al2O3-C耐火材料结构与性能的影响

为解决目前低碳Al₂O₃-C耐火材料性能下降、寿命缩短等问题，以Zr粉和鳞片石墨为原料，以NaCl和NaF为熔盐介质，在氩气气氛中于1 000℃保温3 h合成了ZrC改性石墨。然后以电熔白刚玉、α-Al₂O₃粉、Al粉、Si粉、鳞片石墨和ZrC改性石墨为原料，以酚醛树脂为结合剂制备了低碳Al₂O₃-C耐火材料试样。研究了ZrC改性石墨添加量(加入质量分数分别为0、1%、3%、5%)对低碳Al₂O₃-C耐火材料的物相组成、显微形貌、物理性能的影响。结果表明：与仅添加鳞片石墨的试样相比，引入1%～3%(w)的ZrC改性石墨可显著提高低碳Al₂O₃-C耐火材料试样的力学性能，但是当引入5%(w)的ZrC改性石墨时，降低了其性能。添加3%(w)ZrC改性石墨时，试样的力学性能最优，其常温抗折强度和常温耐压强度分别为22.3和97.5 MPa。     

Al/Si复合粉包覆改性刚玉颗粒对Al2O3-C材料性能的影响

首先，以3～1 mm的板状刚玉颗粒，Al粉、Si粉质量比分别为4∶0、3∶1、2∶2的Al/Si复合粉，以及酚醛树脂-乙二醇混合液为原料，通过搅拌、180℃烘烤、解体制成Al/Si复合粉包覆改性板状刚玉颗粒。然后，按常规工艺制备Al₂O₃-C试样，检测试样的常温和高温性能，分析试样的物相组成和显微结构。结果表明：1)在Al₂O₃-C材料中加入Al/Si复合粉包覆改性刚玉颗粒，可提高材料的致密度、常温强度、高温强度、抗热震性和抗氧化性；Al/Si复合粉中Al粉、Si粉的质量比以3∶1最佳。2)改性板状刚玉颗粒表面的Al粉和Si粉填充在颗粒表面的凹陷处，提高了试样的成型致密度以及烘烤后和埋炭热处理后试样的致密度、强度和抗氧化性；高温埋炭热处理后，这些Al粉和Si粉反应生成AlN、Al₄C₃、SiC等非氧化物，增强了改性刚玉颗粒与基质的结合，提高了试样的抗热震性和强度。     

MnO2-CuO-TiO2共掺Al2O3陶瓷低温烧结和微波介电性能的研究

作为重要微波介质材料之一,Al₂O₃陶瓷介电性能优良,在微波电路方面得到广泛应用。但Al₂O₃陶瓷的烧结温度较高,制备工序需消耗大量能源。低成本降低烧结温度对Al₂O₃陶瓷的进一步发展具有重要意义。本论文通过MnO₂-CuO-TiO₂掺杂实现了Al₂O₃陶瓷的低温烧结,并对其烧结行为和微波介电性能进行了研究。结果表明,MnO₂、CuO、TiO₂的质量分数分别为0.7%、0.5%、0.8%时,复合掺杂可以大幅降低Al₂O₃陶瓷的烧结温度,所获陶瓷具有良好的微波介电性能。在烧结温度为1 250℃时,Al₂O₃陶瓷的密度可达3.92 g/cm³,介电常数ε_r=10.02,品质因子与谐振频率的乘积Q×f值...     

B4C添加量对Al2O3-C材料性能的影响

以板状刚玉(粒度≤1、≤0.075 mm)、Al-Si合金粉(粒度为50μm)、α-Al₂O₃微粉(粒度为5μm)、鳞片石墨(粒度≤0.074 mm)和B₄C粉(粒度为20μm)为原料，硝酸镍为催化剂，酚醛树脂为结合剂制备了Al₂O₃-C材料，研究了B₄C添加量(加入质量分数分别为0、3%、6%和9%)对Al₂O₃-C材料性能的影响。结果表明：1)随着B₄C添加量的增加，试样的线变化率明显减小，常温抗折强度和耐压强度明显增大；当B₄C添加量为3%(w)时，试样经1 450℃处理后的线变化率降至0.65%,常温抗折强度和耐压强度最高，分别为28.7和57.3 MPa。2)当B₄C添加量为6%(w)时，试样经1 400℃空气气氛氧化后的氧化指数降至3.9%,抗氧化能力明显增强。     

La3+对MgAl2O4透明陶瓷致密化过程、光学及力学性能的影响

镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)透明陶瓷具有优异的光学和力学性能,在防弹装甲窗口、高马赫整流罩等方面得到了大量的应用。为实现MgAl₂O₄透明陶瓷的致密化,一般需要相对较高的烧结温度,然而高的烧结温度会导致陶瓷晶粒生长过大,影响其性能。因此通过引入合适的烧结助剂降低烧结温度,对于提升陶瓷性能和降低成本均具有很大的意义。本文以高纯商业MgAl₂O₄粉体为原料,La(OH)₃为烧结助剂,采用真空烧结结合热等静压后处理的方式,成功制备MgAl₂O₄透明陶瓷,并采用XRD、SEM等对透明陶瓷的微结构和相组成的演变以及性能进行表征。结果表明,La³⁺在烧结早中期可有效提高陶瓷致密化速率,在烧结后期可抑制陶瓷晶粒生长。掺入0.01%(质量分数)La₂O₃后,MgAl₂O₄光学和力学综合性能优异,所需...     

金属铝粉和纳米Al2O3粉对陶瓷结合剂性能的影响

将金属铝粉、纳米Al₂O₃粉引入基础陶瓷结合剂,通过红外光谱分析陶瓷结合剂玻璃结构,X射线衍射表征其物相变化,并测试其耐火度,利用扫描电镜分析陶瓷结合剂立方氮化硼(CBN)复合材料的微观结构,并测试抗折强度,系统分析了金属铝粉、纳米Al₂O₃粉的单掺及复掺对陶瓷结合剂性能的影响。结果表明,金属铝粉使陶瓷结合剂耐火度升高,玻璃结构没有明显改变,部分铝粉转变为Al₂O₃,添加金属铝粉的陶瓷结合剂CBN复合材料抗折强度随烧结温度升高而提高。纳米Al₂O₃粉使陶瓷结合剂耐火度降低,呈玻璃相,但有少量Al₂SiO₅晶体和Li_xAl_xSi_3-xO₆晶体析出,添加纳米Al₂O₃粉的陶瓷结合剂CBN复合材料烧结温度720 ℃时出现较高抗折强度,达93.7 MPa。金属铝粉和纳米Al₂O₃粉的复掺有利于玻璃网络结构的键合,陶瓷结合剂以玻璃相为主,也有少量晶体析出,二者复掺对提高陶瓷结合剂CBN复合材料抗折强度更有优势,但烧结温度也相应升高,烧结温度740 ℃时抗折强度达最高值,为97.4 MPa。     

不同复合烧结助剂对气压烧结Si3N4陶瓷性能的影响

以Y₂O₃/Al₂O₃、Al₂O₃/MgO和Y₂O₃/Al₂O₃/MgO等为复合烧结助剂,研究烧结助剂类别及烧结温度（1 750、1 800、1 850℃）对气压烧结Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构以及力学性能的影响。结果表明：以Y₂O₃/Al₂O₃为烧结助剂所制备样品的抗折强度、硬度和断裂韧性优于其他两种复合助剂制备试样的;Y₂O₃/Al₂O₃复合助剂有利于显微结构中高长径比β-Si₃N₄晶粒的形成。当烧结温度为1 800℃时,以Y₂O₃/Al₂...     

Sc2O3加入量对菱镁矿制备镁砂性能的影响

为改善烧结镁砂性能,以菱镁矿经900℃煅烧后的轻烧氧化镁粉为主要原料,引入Sc₂O₃作为添加剂,经1 600℃煅烧3 h得到烧结镁砂试样。研究Sc₂O₃添加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%)对试样致密度、物相组成及显微结构的影响。结果表明：Sc₂O₃会固溶进入MgO晶粒并引起MgO晶格畸变,起到了活化晶格促进烧结的作用;同时Sc₂O₃会与镁砂中杂质成分CaO发生反应,在方镁石晶间生成高熔点的CaSc₂O₄相。因此,添加Sc₂O₃提高了试样致密度,当加入3%(w)时,致密性最好。     

CaO杂质对SiO2凝胶粉与Al2O3粉反应生成莫来石的影响

为拓宽SiO₂溶胶结合浇注料的应用,以微米或纳米级Al₂O₃粉和SiO₂凝胶粉为主要原料,研究在不同温度(1 350、1 400、1 500、1 600℃)、不同气氛(氧化气氛、还原气氛)下CaO杂质对Al₂O₃和SiO₂反应生成莫来石的影响。结果表明：1)氧化气氛下,CaO的引入可以促进莫来石的生成,当温度从1 350℃升高到1 600℃时,莫来石的生成量会逐渐增多。2)还原气氛下,CaO的引入不利于莫来石的生成,温度升高,莫来石生成量反而降低。3)Al₂O₃粒度越小,越易与SiO₂凝胶粉反应生成莫来石。     

Al2O3-MgAl2O4复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1 600℃时板状刚玉和Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明：与板状刚玉骨料相比,Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA₆相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA     

La2O3的添加方式对Al2O3热稳定性的影响

采用3种不同添加方式制备La₂O₃改性的Al₂O₃材料La-Al₂O₃。La-Al₂O₃分别经500 ℃、1 000 ℃和1 200 ℃焙烧,采用物理吸附、X射线衍射和荧光光谱等对高温处理的La-Al₂O₃进行比表面积和结构表征。结果表明,La₂O₃的添加能有效抑制Al₂O₃在高温条件下向热力学稳定态α-Al₂O₃转变,同时提高高温处理后La-Al₂O₃比表面积,使Al₂O₃热稳定性得到明显提高。在3种La₂O₃添加方式中,La(NO₃)₃浸渍法效果最为显著,制得的La-Al₂O₃(N)材料经1 200 ℃焙烧4 h的比表面积为30 m²·g^－1,是未经改性的Al₂O₃样品经同等温度焙烧比表面积的2.2倍。     

利用核桃壳的形态结构优化Al2O3多孔材料的孔结构和性能

首先将质量分数为5%的ZrO₂溶胶、7%的Al₂O₃溶胶、3%的SiO₂溶胶作为浸渍试剂对核桃壳粉（WSP）浸渍处理。然后以α-Al₂O₃微粉为主原料,以处理后的WSP为造孔剂,制备了Al₂O₃多孔材料。研究了溶胶浸渍处理后WSP对多孔材料孔结构、热导率和力学性能的影响。结果表明,在Al₂O₃多孔材料的孔中可以清楚地观察到WSP的形变,这是优化陶瓷孔结构的重要因素。通过使用质量分数为3%的SiO₂溶胶浸渍处理的WSP,可以获得低热导率(200℃,0.297 W·m^-1·K^-1)和高耐压强度（43.5 MPa）的Al₂O₃多孔材料,并在孔中发现了莫来石的交叉网络结构。     

改性硅溶胶封孔剂对多孔Al2O3陶瓷绝缘性能和微观结构的影响

采用甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷对硅溶胶进行改性制得有机硅改性硅溶胶封孔剂,并通过浸渍和加热固化的方法对多孔Al₂O₃陶瓷片进行封孔处理。研究了固化温度和固化时间对封孔Al₂O₃陶瓷片绝缘性能的影响,并对多孔Al₂O₃陶瓷片封孔前后的微观结构进行了表征。结果表明,较佳封孔条件为固化温度120℃、固化时间60 min,此时封孔Al₂O₃陶瓷片的直流和交流击穿电压分别达到最大值10.76 kV和6.01 kV,1 000 V绝缘电阻不低于9 999 MΩ。封孔Al₂O₃陶瓷片表面为改性硅溶胶涂层,呈致密无孔隙状态且与基体结合紧密,涂层厚度约为25μm,表面水接触角提高到86.93°,封孔层深度约为10μm。     

MgAl2O4:Ce荧光粉辐照合成及发光机理研究

通过伽马射线辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法合成了MgAl₂O₄和MgAl₂O₄:Ce荧光粉。通过X射线粉末衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、紫外可见分光光度计和荧光分光光度计研究了MgAl₂O₄:Ce荧光粉的晶体结构、表面形貌、光学性质和发光性质;基于实验所获得的结果,分析了纳米级MgAl₂O₄:Ce荧光粉的发光机理。实验结果表明:采用伽马射线辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法制备纯相MgAl₂O₄和MgAl₂O₄:Ce荧光粉的结晶温度要比传统聚丙烯酰胺凝胶法低100 ℃左右;MgAl₂O₄:Ce荧光粉的平均颗粒尺寸为14 nm,Ce离子掺杂后导致样品颗粒细化;Ce离子的掺入,降低了MgAl₂O₄的能带值,改善了其颜色性质和发光性质;当采用275 nm的光去激发MgAl₂O₄:Ce荧光粉时,获得了425 nm和464 nm的蓝光发射。通过能量传递原理分析认为,杂质缺陷（Ce³⁺）在整个发光过程中扮演了重要角色。MgAl₂O₄:Ce作为一种抗辐射能力强的荧光粉,在空间照明领域具有很好的应用前景。     

1700℃流动氮气下金属铝–镁铝尖晶石复合材料的物相组成与反应机理(英文)

研究了高纯氮气下先后进行580℃保温8 h、1 700℃保温3 h热处理后Al–MgAl₂O₄复合材料的物相组成和反应机理。结果表明:经580℃保温8 h后,Al–MgAl₂O₄复合材料形成分层现象,即外层区含金属铝–氮化铝壳核结构。当温度升至某一特定值时,金属铝–氮化铝壳核结构破裂,金属铝Al(l/g)溢出/逸出,与N₂和O₂分别反应生成AlN和Al₂O(g),促进化学计量比的镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)分解形成富氧化铝的镁铝尖晶石(Al₂O₃-rich spinel)和镁蒸气(Mg(g))。一方面,AlN与富氧化铝的镁铝尖晶石形成MgAlON尖晶石;另一方面,AlN与Mg(g)和O₂发生固溶体反应生成氮化铝固溶体,(Mg,Al)(N,O)。内层区的材料物相组成不同于外层区,含有许多由气–气反应Al₂O(g)+O₂(g)+N₂(g)+Mg(g)→MgAlON(s)或Al(g)+O₂(g)+N₂(g)+Mg(g)→MgAlON(s)生成的片状MgAlON;此外,内层区富氧化铝的镁铝尖晶石没有进一步转变为MgAlON尖晶石。     

钛合金熔炼用Y2O3–Al2O3–MgO–CaO系耐火材料的设计与制备

坩埚耐火材料对钛合金熔炼的质量非常重要,为开发高性能新型坩埚材料,以工业Y₂O₃和Al₂O₃–MgO–CaO系粉末(AMC)为原料,制备出Y₂O₃–Al₂O₃–MgO–CaO系复合耐火材料,研究了烧结温度(1 500℃、1 600℃)和AMC含量(0、25%、50%、75%和100%,质量分数)对所制备耐火材料的物相组成、烧结性能(线收缩率、体积收缩率、显气孔率、体积密度)、常温耐压强度、抗热震性能和显微结构的影响。结果表明：相对于Y₂O₃和AMC材料,复合材料的性能均有所提高;提高烧结温度,其性能更佳;且随着AMC含量的提高,复合材料的线收缩率、体积收缩率、体积密度和常温耐压强度随之增大,显气孔率降低;当AMC的质量含量为75%时,1 500℃烧结3 h制得复合材料的综合性能最优,其显气孔率为4.37%,常温耐压强度为274.99 MPa,3次水冷热震后残余强度为16...     

MgO源对纳米η-Al2O3制备镁铝尖晶石的影响

分别以轻烧氧化镁粉、碳酸镁、分析纯氢氧化镁为MgO源,纳米η-Al₂O₃为原料(其摩尔比为1∶1),采用固相反应法制备镁铝尖晶石。研究不同MgO源对纳米η-Al₂O₃制备镁铝尖晶石的显气孔率、体积密度、物相组成、晶胞参数以及微观结构的影响。结果表明,随着烧结温度升高,三种MgO源与纳米η-Al₂O₃制得镁铝尖晶石试样的致密性逐渐升高。在1 600 ℃下,以氢氧化镁为MgO源与纳米η-Al₂O₃制得尖晶石试样的体积密度最大为3.296 g/cm³,显气孔率最低为1.9%,晶粒发育最好,晶粒尺寸约为3~5 μm。1 300 ℃时,三种MgO源与纳米η-Al₂O₃全部生成镁铝尖晶石,与以α-Al₂O₃为Al₂O₃源制备镁铝尖晶石的传统固相法相比,镁铝尖晶石的合成温度降低了100 ℃,可以降低镁铝尖晶石的成本,对镁铝尖晶石的应用具有实际意义。     

刚玉–Ti2O3共存物相在氧化气氛下的相变与形貌演变

刚玉-Ti₂O₃共存物相是通过调整低钛铁的冶炼工艺得到的一种冶金副产品，其中Al₂O₃和Ti₂O₃两相独立存在，可以作为耐火材料原料使用。通过热重–差热结合热力学分析得知原料中的Ti₂O₃在700℃左右开始氧化反应，Al₂O₃和TiO₂在1 263℃左右开始反应，将原料在不同温度空气气氛下保温3 h烧成，由XRD结合SEM结果可知在800℃左右Ti₂O₃完成氧化反应，在1 300℃受钛酸铝分解反应的影响，只有部分TiO₂和Al₂O₃在刚玉交界处反应生成片状Al₂Ti O₅。随着烧成温度升高至1 400℃和1 500℃，Al₂O₃和TiO₂