纳米钴铬钼复合粉体在水介质中分散工艺研究

在用直流电弧等离子体法制备纳米钴铬钼(CoCrMo)复合粉的基础上,通过测定粉体在去离子水介质中的pH值-Zeta电位图,选用非离子型和阳离子型两类分散剂,较系统研究了不同超声时间和不同分散剂加入量条件下,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、三乙醇胺(TEA)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、司班-80(STAN-80)、六偏磷酸钠(SHMP)五种分散剂对粉体在水介质中分散性能的影响。研究结果表明,纳米钴铬钼复合粉在不同pH值水介质中带负电荷,其最大Zeta电位值位于pH=9位置;超声时间及分散剂加入量对分散效果影响显著,随着超声时间和表面活性剂加入浓度的提高,粉体分散效果呈先增大后减小的趋势;SHMP对纳米钴铬钼粉体的分散效果较好,不同分散剂分散效果从高到低顺序依次为:SHMPSTAN-80CTABPVPTEA。推荐该粉体在水介质中较好分散工艺为:pH值等于7.4,超声功率560 W,超声时间20 min,SHMP加入量3%。     

CNTs/Cu复合超细粉末及其复合材料的制备

以硝酸铜和预处理碳纳米管(CNTs)为原料,采用喷雾干燥-煅烧-还原工艺获得超细CNTs/Cu复合粉体。将复合粉体分别利用模压成形(MP)和冷等静压成形(CIP)两种工艺分别制备出CNTs/Cu复合材料。比较两种工艺下得到的复合材料的致密度、硬度、导电率和导热性能。结果表明:喷雾干燥法制备的复合粉体纯度高,CNTs分散均匀。冷等静压成形优于模压工艺,冷等静压工艺制备的复合材料中CNTs含量为0.5%(质量分数)时,硬度和热导率分别达到105.24 HV和407.84W/(m·K)。     

表面活性剂对镍-磷-纳米氧化铝复合镀的影响

研究了阴离子型表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠)和阳离子型表面活性剂(三乙醇胺)对镍-磷-纳米氧化铝复合镀性能的影响.讨论了表面活性剂的种类、加入量对沉积速度、镀层的硬度和耐磨性能的影响.通过扫描电镜(SEM)观察各种复合镀层形貌,利用能谱仪(EDS)测量镀层中纳米A l2O3粒子的复合量.结果表明:纳米复合化学镀液中两种阴离子型表面活性剂的较佳加入量均为50 mg/L,阳离子型表面活性剂较佳加入量为100mg/L;采用阳离子表面活性剂时所得镀层的纳米粒子复合量较大,镀速快,耐磨性能好且纳米氧化铝分散较均匀;相比化学镀N i-P和微米A l2O3复合化学镀N i-P工艺所得镀层,纳米复合镀层具有较高的硬度和较好的耐磨性.     

原位选择氮化法制备纳米t-ZrO2-TiN复合粉体

以含锆、钇、钛的化合物为起始原料,采用共沉淀法制备了组成均匀的纳米ZrO2(3Y)-TiO2复合粉体.用氨气为氮化剂,在一定的氮化条件下,进行原位选择氮化反应.对不同氮化温度、氮化时间合成的复合粉体用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)等方法进行了表征.研究了氮化温度、氮化时间对合成复合粉体性能的影响.结果表明在800℃～1 450℃氮化5 h,复合粉体中的TiO2氮化成为TiN,t-ZrO2未被氮化,从而制得1种氮化钛均匀分散于四方氧化锆中的纳米t-ZrO2-TiN复合粉体,复合粉体的粒径在纳米尺度范围.     

微-纳米SiC/聚丙烯复合材料的制备与力学性能

SiC具有优异的力学与功能性能,作为增强相,在复合材料领域具有广阔的应用前景.采用双螺杆挤出、注塑成型方法制备了微-纳米SiC/聚丙烯(PP)复合材料.分别采用硅烷(KH-550)和钛酸酯(NDZ-201)两种偶联剂对微米(10 ìm)和纳米(50 nm) SiC复合粉体进行表面处理,研究了偶联剂、SiC粉体粒度及添加量对SiC/PP复合材料的弯曲强度、冲击强度、弯曲模量、弹性模量和热变形温度的影响.结果表明,经KH-550/NDZ-201混合偶联剂改性的微-纳米SiC粉体共同增强PP材料的综合力学性能最好,其弯曲强度、冲击强度、弯曲模量、弹性模量和热变形温度比纯PP材料分别提高了40%,8.7%,141%,142%和33%.经钛酸酯改性的SiC/PP复合材料的力学性能优于硅烷和混合偶联剂(KH-550/NDZ-201)改性的SiC/PP复合材料.     

纳米CeO2及其复合催化剂的制备及对CO氧化的催化性能

以硝酸铈和氢氧化钠为原料,使用超声雾化工艺实现微区反应制备纳米CeO2粉体和掺铜CeO2复合粉体;再以硝酸铈为铈源,氨水为沉淀剂,用凹凸棒石为载体合成凹凸棒石负载CeO2纳米复合材料.利用XRD、TEM、HRTEM和BET-N2等手段对所得产物的成分、物相结构和形貌进行表征,研究所制备的纳米CeO2及其复合催化剂对CO氧化的催化性能.结果表明:所制备的纳米CeO2粉体和掺铜CeO2复合粉体呈球形,粒径均为4～5 nm,且单分散性好;所合成的CeO2/凹凸棒石纳米复合材料中,CeO2颗粒均匀包覆在凹凸棒石表面.催化实验结果表明:CeO2颗粒越小、比表面积越大,对CO氧化的催化活性就越高;凹凸棒石负载CeO2纳米复合催化剂具有很强的协同催化效应,可提高其催化活性;Cu(5%)-Ce-O催化剂对CO氧化具有最好的催化活性,表明铜的掺入有利于提高CeO2在CO催化氧化反应中的低温活性,降低起燃温度.     

ZrO2(n)、SiC(W)的分散及与MoSi2基质的均匀混合工艺研究

通过沉降实验并借助SEM观察探讨了不同分散剂、不同分散介质对纳米ZrO2颗粒分散效果的影响。介绍了SiC晶须分散工艺,探讨了多相悬浮液混合法制备ZrO2(n)／MoSi2复合粉体及SiC(w)／ZrO2(n)／MoSi2复合粉体的均匀混合工艺。结果表明：以PEG为分散剂、水为分散介质可以有效地分散纳米ZrO2并能与基体MoSi2粉末均匀混合;通过调节乙醇悬浮液的pH值,可将SiC晶须均匀分散在ZrO2(n)／MoSi2复合粉体中,获得分布均匀的SiC(w)／ZrO2(n)／MoSi2复合粉。     

高能球磨工艺对CNTs/Cu复合粉末与材料性能的影响

采用卧式高能球磨和机械合金化工艺制备了纳米碳管增强铜基(CNTs/Cu)复合粉体,并采用真空冷压烧结法制备出CNTs/Cu复合材料。研究了高能球磨工艺参数对复合粉体与材料性能的影响,包括球磨时间和搅拌轴转速对复合粉体粒度、松装密度的影响,及其对该复合材料力学性能的影响。结果表明,高能球磨技术有利于CNTs与铜的界面结合和机械合金化。高能球磨的最佳工艺条件为搅拌轴线速度为4.2/5.4 m/s和球磨时间为2~4h,得到的CNTs/Cu复合粉体中位径11.76μm,松装密度1.356 g/cm3。CNTs/Cu复合材料的致密度达94%,硬度达92 HB,抗拉强度达138 MPa。     

纳米SnO_2/聚苯胺/环氧复合涂层的防腐蚀性能

采用原位氧化聚合法合成了不同质量比的纳米SnO2/聚苯胺复合材料,运用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)对材料进行表征,并在304不锈钢表面制备了纳米SnO2/聚苯胺的环氧涂层,利用电化学工作站和浸泡增重试验研究其耐蚀性能。结果表明,纳米SnO2/聚苯胺复合材料的防腐蚀效果优于聚苯胺,且当SnO2在复合材料中的质量分数为4%时,防腐蚀性能最佳。依据不锈钢表面复合涂层的结构,建立合理的等效电路,结合电化学阻抗谱数据,研究了纳米SnO2/聚苯胺/环氧复合涂层耐蚀性增强的机制。     

氨基化氟化石墨烯增强热塑性聚氨酯的制备与性能研究

目的 制备氨基化氟化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料,进一步提升热塑性聚氨酯(TPU)的综合性能。方法 通过亲核取代反应将尿素分子修饰在氟化石墨烯(FG)表面,得到氨基化氟化石墨烯(AFG)。将AFG作为填料与TPU复合,得到不同质量浓度的氨基化氟化石墨烯/热塑性聚氨酯(AFG/TPU)复合薄膜。通过SEM、TEM、AFM、XPS、XRD、Raman对FG、AFG粉末和AFG/TPU复合薄膜进行表征,使用万能材料试验机、多功能摩擦磨损试验机对AFG/TPU复合薄膜进行力学、摩擦学性能测试。结果 经过尿素分子与FG表面的C—F亲核取代反应,得到表面氨基化的AFG,使AFG片层表面不仅有大量的氟元素,而且有能与TPU分子链形成氢键作用力的氨基官能团,从而保证了AFG可均匀分散于TPU基体中。3.25-AFG/TPU复合材料的拉伸强度为5.97 MPa,较3.25-FG/TPU复合薄膜的拉伸强度(4.37 MPa)增加了36.6%,较纯TPU的拉伸强度(2.51 MPa)增加了137.8%。纯TPU磨损体积为0.56 mm³,3.25-FG/TPU复合材料的磨损体积为0.42 mm³,较纯TPU减小了25%;3.25-AFG/TPU复合材料的磨损体积为0.18 mm³,较纯TPU减小了67.8%。3.25-AFG/TPU复合薄膜的磨损率为1.67×10^–2 mm³/(N.m),较TPU的磨损率(5.18×10^–2 mm³.N^–1.m^–1)降低了67.8%。结论 当FG和AFG分别作为纳米填料时,发现3.25-AFG/TPU力学性能和摩擦学性能均优于3.25-FG/TPU,这是因为AFG不仅保持了FG良好的分散性,使得其可以均匀分散在TPU基体中,而且表面氨基更赋予了AFG与TPU分子链形成氢键作用力的能力,使得拉伸应力和摩擦剪切力可以通过TPU分子链传递到AFG纳米材料表面,最终有效增强了TPU的抗拉伸强度和耐磨损性能。复合材料拉伸断面的微观形貌分析表明,应力可以从TPU分子链传递到AFG表面,AFG起到了分散应力的作用。磨损表面分析表明,TPU和AFG/TPU复合薄膜的磨损机制主要为疲劳磨损。因此,AFG增强AFG与TPU界面的相互作用,最终增强了TPU的力学性能和摩擦学性能。     

粉末冶金法制备氧化物颗粒增强Cu基复合材料

采用粉末冶金工艺制备了不同氧化物颗粒增强的Cu基复合材料,研究了Cu基复合材料的组织与性能变化,探索了不同氧化物颗粒对Cu基复合材料的增强效果和强化机理。结果表明,具有相近物理性能的氧化物颗粒增强Cu基复合材料的性能也相近,Al_2O_3和MgO粉体颗粒的物理性质相近,而Al_2O_3/Cu和MgO/Cu复合材料的性能也相近,其硬度均高于SiO_2/Cu复合材料。当颗粒体积分数为2.5%时,Al_2O_3/Cu复合材料和MgO/Cu复合材料的硬度(HB)分别为94.4和93.9。复合材料的强化机制以位错强化和颗粒复合强化为主,纳米级氧化物颗粒的钉扎和挤压过程中产生的位错等共同作用提高了复合材料的力学性能。     

W-Ni/TiC复合材料的制备与组织

采用化学活化预处理对Ti C粉体进行镀前预处理,预处理后通过化学镀制备Ni-W包覆Ti C复合粉体,再将2%Ni-W包覆Ti C复合粉体与W粉混合,采用不同压力压制后烧结获得了W-Ni/Ti C复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察和分析了Ti C陶瓷粉体预处理前后形貌、包覆后复合粉体的形貌和成分、以及不同压力压制W-Ni/Ti C烧结体形貌和成分,探讨了Ni-W包覆Ti C复合粉体和W-Ni/Ti C复合材料形成过程,压制压力对烧结体的影响规律。结果表明,化学镀方法能够制备Ni-W包覆Ti C复合粉体,粉体包覆均匀性良好,所获得的W-Ni/Ti C复合材料与相同工艺下烧结的纯钨相比具有较好的致密性,且随着压制压力的增大,致密性更高。     

聚酰亚胺磁性复合材料的研制

将不同量的纳米三氧化二铁在分散剂等条件下与自制的聚酰亚胺复合,制成聚酰亚胺/纳米氧化铁复合材料,采用古埃法(Gouy's)、红外光谱(FTIR)、吸水性能测试、拉伸强度等手段表征了材料的结构及特有的超顺磁性。结果表明,这种复合材料具有纯聚酰亚胺所不具备的超顺磁性,且吸水率下降,拉伸强度好。     

纳米Al2O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散-搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究。结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加入显著提高基体合金的力学性能。与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58%、59%和16%。     

nano-SiC_p/Al复合材料的高能球磨制备工艺

采用高能球磨粉末冶金法制备了10vol%nano-SiC颗粒增强纯Al基复合材料,研究了球磨时间和硬脂酸含量对复合粉末粒度和纳米颗粒分散均匀性的影响规律,并对复合材料的微观结构和拉伸性能进行了研究.结果表明,随球磨时间的延长,SiC颗粒在Al 中的分散均匀性变好,而复合粉颗粒的粒径先减小后增大,在球磨时间为15 h、过程控制剂硬脂酸含量为2wt%时复合粉末粒径最小.并采用此优化的混料工艺,制备出综合性能良好祅ano-SiCp/Al复合材料,其抗拉强度达到392.7 MPa,较纯Al提高了164.9%,伸长率达10.41%,较纯Al有所下降.复合材料的断裂机制是微孔聚集型断裂.     

包裹和热压制备Al2O3/Cu复合材料及性能研究

采用非匀相沉淀法制备了纳米Cu包裹Al2O3复合粉体,并利用热压烧结制备出Al2O3/Cu复合材料.利用X-ray衍射(XRD)、热重/差式-量热扫描法(TG/DSC)、透射电镜(TEM)对复合粉体的成分、热学特性以及形貌特征进行了表征;利用扫描电镜(SEM)、显维硬度计及万能试验机测试分析了复合材料的微观结构及力学性能.结果表明,利用非匀相沉淀法可以得到Cu包裹Al2O3的纳米复合粉体,包裹层为非连续态的纳米Cu颗粒,颗粒呈球形,尺寸为10nm左右.同单相Al2O3陶瓷相比,Al2O3/Cu复合陶瓷的力学性能有显著提高,断裂韧性是单相Al2O3陶瓷的1.5倍,复合陶瓷的抗弯强度比单相Al2O3陶瓷提高,且数值离散性下降.     

纳米A12O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散一搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究.结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加人显著提高基体合金的力学性能.与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58％、59％和16％.     

ZnO纳米颗粒对Cu(Mo)/Sn-3.0Ag-0.5Cu-xZnO焊点界面IMC生长行为的影响

采用F4N回流炉制备了0.5wt%和1.0wt%两种ZnO纳米复合钎料Cu(Mo)/Sn-3.0Ag-0.5Cu的焊点。在170℃对焊点进行不同时间(0、48、96、144、192和240 h)的等温时效处理。采用SEM对焊点界面形态进行分析。结果表明随着时效时间的增加,界面形态由间断的扇贝状演化为连续的扇贝状。相同时效时间下,0.5wt%ZnO纳米复合钎料的界面金属间化合物(IMC)层较1.0wt%ZnO复合钎料的界面平缓,界面IMC的扩散系数随着ZnO含量的增加而增大,分别为5.44×10~(-18)m~2/s和8.03×10~(-18) m~2/s。探明了ZnO纳米颗粒阻碍界面IMC层生长的机理。     

不同方法制备的粉体对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷结构和性能的影响

采用浆液合成法和加糖热解法分别合成了具有层状结构和正常钙钛矿结构的Na_0.5Bi_0.5TiO_3纳米粉体.两种粉体以不同比例混合烧结成瓷,性能测试表明,当以1:1的比例混合时,陶瓷的烧缩率达到最大值,击穿场强达到最大值,压电常数d_(33)=75×10~(-12) C/N.浆液合成法制备的粉体获得的陶瓷,压电常数达到最大值,d_(33)=88×10~(-12) C/N.加糖热解法制备的粉体获得的陶瓷d_(33)=65×10~(-12) C/N.两种方法制备的粉体及其混合所制备的陶瓷,均得到比较好的压电性能.     

Structure and Properties of W-Cu/AlN Composites Prepared via a Hot Press-Sintering Method

采用高能球磨技术制备W-30%Cu（质量分数）纳米晶粉体,再通过球磨混粉的方法添加不同质量分数的纳米AlN颗粒,然后采用热压烧结法得到W-30Cu/x%AlN复合材料。研究并比较了纳米AIN的加入对材料组织结构、物理以及力学性能的影响。结果表明,W-30Cu/x%AlN复合材料都有较致密和均匀的组织结构,AlN的添加,细化了烧结体中W颗粒;纳米AlN颗粒的添加提高了复合材料的硬度,但是随着A1N纳米颗粒含量的增加,基体晶界上的增强相颗粒分布过多,而使材料的抗弯强度有所下降;少量纳米AlN颗粒(≤1%)的添加有利于W-Cu复合材料的热导率提高,随AIN添加量的增加,复合材料的电阻率升高,电导率下降。