Al2O3纳米流体相变特性的DSC研究

纳米流体相变时所体现出的特性是其作为蓄冷相变材料使用的重要基础。利用差示扫描量热法分别测量了纳米颗粒粒径为10nm、20nm、50nm、100nm、500nm,质量分数为5%、10%、12%、15%、20%,以及降温速率为2℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、9℃/min的Al2O3纳米流体的凝固点、冰点、融化点、比热及相变潜热的影响。测量结果表明:纳米流体的凝固点、冰点值都高于去离子水;随着颗粒粒径、质量分数和降温速率的增加,纳米流体的凝固点、冰点逐渐升高,而比热值逐渐减小。融化温度随着颗粒粒径、质量分数的增加而增加,且随着降温速率的增加而小幅度的降低。去离子水的相变潜热值高于纳米流体的潜热值;随着纳米颗粒粒径的增加,潜热值越大;随着质量分数和降温速率的增加,相变潜热值越小。     

SiO2-H2O纳米悬浮液的导热及其机理分析

采用"两步法"分别将50 nm、500 nm粒径的SiO2纳米颗粒加入去离子水中制备纳米悬浮液,采用稳定性分析仪测试SiO2-H2 O纳米悬浮液的分散稳定性.结果显示:SiO2-H2O纳米悬浮液的不稳定性指数低于0.37,说明SiO2纳米颗粒在去离子水中分散稳定.在此基础上,采用Hotdisk导热系数仪分别测试SiO2-H2 O纳米悬浮液在25℃、-20℃下的导热系数,就颗粒浓度和粒径的影响进行研究.结果显示:SiO2-H2 O纳米悬浮液在25℃下的液相导热系数随颗粒浓度的增大、粒径的减小而上升;在-20℃下由于冰的导热系数比SiO2纳米颗粒大,SiO2-H2 O纳米悬浮液的固相导热系数转而下降.采用Maxwell、Bruggeman、Yu and Choi和Xie提出的导热系数模型计算SiO2-H2 O纳米悬浮液的液相和固相导热系数,与测试结果对比发现:导热系数模型能相对较好地预测SiO2-H2 O纳米悬浮液的固相导热系数,但对悬浮液液相导热系数的预测存在很大偏差.分析认为,在纳米颗粒自身导热性能和其微观布朗运动对SiO2-H2 O纳米悬浮液的导热强化中,纳米颗粒的微观布朗运动起到主要作用.     

固液密度比对PMMA/HDPE悬浮液粘度的影响

固液密度比是影响悬浮液粘度的重要参数,准确预测悬浮液的粘度对材料分选具有重要意义.本工作基于实验方法,采用不同密度的PM-MA/HDPE颗粒组成两种悬浮液,研究了固液密度比对悬浮液粘度的影响.结果表明:在相同固体体积分数下,悬浮液的粘度随固液密度比的增加而降低;在不同固液密度比下,低固体体积分数下悬浮液的粘度增长速度低于高固体体积分数下的粘度增长速度;颗粒粒径越小,悬浮液的粘度随固液密度比的增加降低得越快.在实验条件范围内,对PMMA/HDPE两种悬浮液分别采用Batchelor模型和Leighton模型,建立了相应的修正模型,并验证修正模型的准确性.     

磷酸锆碟片粒径对提高二氧化钛悬浮液分散稳定性的影响

制备纳米二氧化钛(TiO_2)分别和729.6,1 004.5,1 168.5nm 3种粒径的磷酸锆碟片(ZrP)混合纳米悬浮液,研究了混合悬浮液的分散稳定性。运用稳定性性分析仪,沉降实验和紫外-可见分光光度计综合分析了纳米悬浮液的分散稳定性,并测量了混合悬浮液的粘度。结果表明,加入ZrP碟片后,TiO_2悬浮液的粘度增大,稳定性提高;3种混合纳米悬浮液的粘度相近,但ZrP粒径最小的混合悬浮液,其分散稳定性最好。通过分析发现,3种混合纳米悬浮液中,ZrP粒径越小,颗粒团聚粒径和团聚速度越小,其原因可能是ZrP碟片的粒径越小,相同质量浓度条件下碟片数目浓度越大,对TiO_2的空间位阻作用越强。     

氧化铝-水纳米流体的制备及其分散性研究

通过在水介质中添加纳米氧化铝粒子,研制了一种新型传热冷却工质Al2O3-H2O纳米流体,给出的纳米流体沉降照片和粒径分布显示了加入分散剂的悬浮液具有较高的分散性、稳定性.同时还测定了纳米Al2O3-H2O悬浮液的zeta电位和吸光度,探讨了不同pH值和SDBS分散剂加入量对纳米氧化铝粉体在水相体系分散稳定性的影响.结果表明:zeta电位的绝对值与吸光度有良好的对应关系,zeta电位绝对值越高,吸光度越大,粉体体系的分散性能越好;pH值约在8.0时,溶液的zeta电位绝对值较高,吸光度较大,说明此时有较好的分散效果;SDBS能显著提高水溶液中Al2O3表面zeta电位绝对值,增大了颗粒问静电排斥力,改善了悬浮液稳定性.在0.1%纳米Al2O3-H2O悬浮液中,SDBS分散剂最佳加入量(质量分数)为0.10%时,能得到分散稳定的悬浮液体系.     

Al2O3纳米粉体悬浮液热物性实验研究

分别采用瞬态热线法、比较量热法和旋转粘度计测试了不同温度、粒子浓度和粒径下的Al2O3-DW（蒸馏水）纳米流体的导热系数、比热容、粘度等热物性参数。试验结果表明,粒子浓度、粒径和温度都是影响Al2O3-DW纳米流体热物性参数的重要因素。与水相比,纳米流体导热系数和粘度增加,常温4％体积份额下增幅分别为21．5％和52．3％;纳米流体比热容随着粒子体积份额增加而降低,并推导出了常温下低浓度纳米流体比热容的预测公式。     

潜热型纳米流体粘度特性的实验研究

实验测量了潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O的粘度,分析了纳米粒子体积分数和温度对纳米流体粘度的影响.实验结果表明,在BaCl2水溶液中添加纳米TiO2会增加其粘度,且随着粒子浓度的增加,粘度增加越显著;粘度随温度降低而升高.潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O的粘度不随剪切应力的变化而变化,表现为牛顿型流体的流变特性.基于实验数据,建立了潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O粘度的计算模型,模型预测值与实验值的误差在2％以内.     

SiO_2-EG纳米流体的制备及热物性能

将平均粒径为30nm和50nm的SiO2纳米颗粒添加到EG(乙二醇)的基液中制成SiO2-EG纳米流体,利用粒度分析法、吸光度分析法和Zeta电位分析法分析其悬浮稳定性,当超声时间为3h时,其分散性和稳定性最好。对SiO2-EG纳米流体的热物性能参数如黏度、表面张力、导热系数,在不同体积分数、粒度和温度条件下进行测试分析表明,SiO2-EG纳米流体的黏度高于基液的黏度,表面张力低于基液的表面张力,导热系数高于基液的导热系数。在常温下,体积分数为0.5%时,30nm和50nm两种粒径的SiO2-EG纳米流体的粘度比EG粘度分别提高了15.41%和13.17%,表面张力系数比EG分别降低了3.23%和2.54%,导热系数分别提高38.36%和31.47%。进一步研究发现温度的升高导致SiO2-EG纳米流体的粘度和表面张力系数均有所降低,而导热系数却增加。     

pH对水合Al2O3纳米流体的稳定性和导热性的影响

利用两步法制备了Al2O3水合纳米流体，测试了不同pH值下，不同体积分数的～203纳米流体的zeta电位和导热系数，研究pH值对Al2O3．H20纳米流体稳定性和导热性的影响，实验结果表明：对不同体积分数的Al2O3纳米流体，pH存在一个优化值对应zeta电位的绝对值最大，而电位的绝对值越大，纳米颗粒在流体中分散稳定性越好，因此对Al2O3纳米颗粒来说，要得到稳定分散的纳米流体pH值应在8～9之间为最佳；同样随着pH的变化，也存在一个最优值对应于Al2O3纳米流体的导热系数增加到一个最大的值，并且导热系数随纳米粒子体积分数增加而增大。实验结果表明纳米流体的稳定性和导热性与pH有密切的关系，此结论与文献[6]和[13]中的结论一致。     

温度和颗粒浓度对纳米流体粘度的影响

采用"两步法"制备了含有不同质量分数的TiO2-水纳米流体,并观察了其稳定性。测量了不同质量分数的纳米流体在15～40℃时的粘度,结果表明,纳米流体的粘度随颗粒浓度的增加而增大,随温度的升高而以指数形式降低,并且各种纳米流体的粘度随温度的变化趋势相似。结合实验数据,对已有粘度计算公式进行修正,提出了涉及温度和颗粒浓度的纳米流体粘度计算公式。     

Al2O3/Mo复合材料的磨料磨损性能

对Al2O3/Mo复合材料的微观形貌进行了分析,同时测试了Al2O3/Mo复合材料的磨损行为。结果表明,随Al2O3体积分数的增加,基体的密度先增大后减小,显微硬度逐渐增加,磨损过程中产生的切削、犁沟在数量、深度上都有一定程度的减少。当Al2O3的体积分数为3%时,随着磨粒粒度的减小,复合材料的比磨损率逐渐增加,Al2...     

Studies on machinability of Al/Si<Subscript>p</Subscript> + SiC<Subscript>p</Subscript> composite materials

This paper presents the experimental results on the machinability of silicon and silicon carbide particles (SiC_p) reinforced aluminium matrix composites (Al/Si_p + SiC_p) during milling process using a carbide tool. The total volume fraction of the reinforcements is 65 vol%. The milling forces, flank wear of the tool and the machined surface quality of composites with different volume fraction of SiC_p were measured during experiments. The machined surfaces of composites were examined through SEM. The results showed that the flexural strength and Vickers hardness are improved when certain volume fraction of silicon particles are replaced by silicon carbide particles with the same volume fraction and particle size and the effect of SiC_p on machinability is optimal when 9 vol% silicon particles in Al/Si_p was replaced by silicon carbide particles with the same volume fraction and the same particle size. Cracks and pits were found on the machined surfaces of composites due to the intrinsic brittleness of silicon particles.     

颗粒体积分数对Al2O3/钢基复合材料高温抗磨性的影响

在前期研究工作的基础上,着重讨论了不同颗粒体积分数对Al₂O₃/钢基复合材料900 ℃下高温磨料磨损抗力的影响。结果表明:适当的颗粒体积分数(39 %左右)的复合材料因颗粒对基体保护好,起主要抗磨作用,因而高温抗磨性较好;较高或较低颗粒体积分数的复合材料因颗粒脱落或基体磨损严重使得其高温抗磨性较低。      

Al2O3颗粒/耐热钢复合材料的制备及高温磨料磨损性能

氧化铝与耐热钢在高温下都具有优异的特殊性能,氧化铝硬度高、热稳定性好、耐热钢的抗氧化性与热强性高,因此氧化铝颗粒增强耐热钢基复合材料可望获得好的抗高温磨料磨损性能。在154~200 μm的氧化铝颗粒表面通过化学气相沉积技术获得Ni涂层后,通过在氧化铝颗粒中加入耐热钢颗粒的方法与负压铸渗技术,获得了氧化铝颗粒体积分数在18 %~52 %的氧化铝颗粒/耐热钢基复合材料,并考察了其在900℃的磨料磨损工况下的耐磨性。结果表明:所有复合材料的耐磨性均比耐热钢的好,耐磨性最好的复合材料是氧化铝颗粒体积分数为39 %的复合材料,其耐磨性是耐热钢的3.27倍。通过扫描电镜分析了复合材料的磨损机理及不同氧化铝颗粒体积分数复合材料的磨损行为。      

表面诱导沉淀法制备Al2O3-ZrO2纳米复合粉体

采用表面诱导沉淀法,制备了Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２（１５ｖｏｌ％）纳米复合粉料,利用透射电子显微镜对其形貌进行了表征．结果表明：在ｐＨ＝５时,可以使ＺｒＯ_２前驱体均匀地包裹在Ａｌ_２Ｏ_３颗粒表面,经过８００℃煅烧之后,Ａｌ_２Ｏ_３颗粒表面均匀地结合着粒径约为３０ｎｍ的ＺｒＯ_２颗粒,ＺｒＯ_２颗粒尺寸均匀．该粉体经过２４ｈ球磨和超声波处理之后,未发生ＺｒＯ_２颗粒脱落现象,表明ＺｒＯ_２颗粒与Ａｌ_２Ｏ_３颗粒表面结合紧密．     

低毒单体DMAA用于ZrO2/Al2O3坯体注凝成型

采用低毒的单体N, N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)制备了氧化锆增韧氧化铝(ZrO₂/Al₂O₃)坯体。讨论了分散剂的用量、 ZrO₂/Al₂O₃浆料的pH值、 粉体中ZrO₂含量、 粉体所占浆料的固相体积分数、 球磨时间、 预混液中DMAA的浓度(质量分数)对ZrO₂/Al₂O₃浆料黏度的影响。并研究了注凝成型ZrO₂/Al₂O₃坯体的性能和显微结构。结果表明, 当浆料pH值为9, 分散剂的添加量为ZrO₂/Al₂O₃粉体质量的0.6%, 球磨时间为6 h, ZrO₂/Al₂O₃浆料具有最小的黏度。固相体积分数的提高和DMAA加入量的增大都会提高ZrO₂/Al₂O₃浆料的黏度, ZrO₂的加入会降低浆料的黏度。用DMAA制备得到的ZrO₂/Al₂O₃坯体结构均匀, 抗弯强度达到25 MPa。      

Study on Interface between Sub-micron Particles and Matrix n Al2O3p/Al Composites

The microstructural characteristic of 1070Al matrix composites reinforced by 0.15 μm Al2O3 particles whose volume fraction was 40% was investigated by TEM and HREM. The results showed that the interface between the matrix and reinforcements was clean and bonded well, without any interfacial reaction products. There were some preferential crystallographic orientation relationships between Al matrix and Al2O3 particle because of the lattice imperfection on the surface of Al2O3 particles.     

Study on Interface between Sub—micron Particles and Matrix in Al2O3p／Al Composites

The microstructural characteristic of 1070Al matrix composites reinforced by 0.15μm Al2O3 particles whose volume fraction was 40% was investigated by TEM and HREM.The results showed that the interface between the matrix and reinforcements was clean and bonded well,without any interfacial reaction products.There were some preferential crystallographic orientation relationships between Al matrix and Al2O3 particle because of the lattice imperfection on the surface of Al2O3 particles.     

SiC含量对混杂复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了ＳｉＣ含量对ＳｉＣ和石墨（Ｇｒ）颗粒混杂增强铝基复合材料摩擦磨损性能的影响。Ａｌ／ＳｉＣ＋Ｇｒ的磨损率随ＳｉＣ含量升高先下降,在２０ｖｏ％时达到最低值;然后则随ＳｉＣ含量升高而升高。当载荷为２０Ｎ时,摩擦系数随ＳｉＣ含量同而升高。当载荷为６０Ｎ时,摩擦系数与ＳｉＣ含量关系不大。     

颗粒增强Fe3Al基复合材料的制备和性能

用熔铸法制备了ＳｉＣ,Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２颗粒增强Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ基复合材料,研究了材料的微观组织和力学性能,结果表明,Ａａ２Ｏ３在Ｆｅ３Ａｌ中的化学稳定性很好,ＴｉＢ２与基体发生了部分反应,ＳｉＣ与基体的反应严重,复合材料在室温和高温下的力学性能的变化说明,上述颗粒的加入使材料的强度较大幅度的提高,塑性有所下降。