烧结温度对不同晶型氧化铝微粉制备莫来石材料性能的影响

以α-Al₂O₃、ρ-Al₂O₃和γ-Al₂O₃微粉3种不同晶型的氧化铝为铝源,与蓝晶石混合,加入聚乙烯醇压制成型,在不同热处理温度下（1 300、1 400、1 500和1 600℃）制备了莫来石试样,并研究了不同晶型氧化铝与蓝晶石制备莫来石材料的性能。结果表明：以α-Al₂O₃为铝源的试样在1 600℃烧后的固相反应最完全,其主要物相为莫来石和氧化锆。并且当铝源为α-Al₂O₃时,制备出的试样具有较高的体积密度、较低的显气孔率和较高的耐压强度。     

化学组成对轻烧镁铝尖晶石结构与性能的影响

相比传统电熔镁铝尖晶石和烧结镁铝尖晶石,轻烧镁铝尖晶石晶格畸变大,反应活性高,所制备的铝镁浇注料抗渣渗透性更好。本文以工业氧化铝和轻烧镁砂细粉为原料,在1 600 ℃下烧结合成Al₂O₃质量分数在68%~76%的富镁尖晶石(68%和70%)、正尖晶石(72%)和富铝尖晶石(76%)试样,研究Al₂O₃含量对尖晶石试样常温物理性能、物相组成、晶体结构参数和显微结构的影响。结果表明:Al₂O₃含量的增加提高了试样的显气孔率;富镁尖晶石试样的物相为尖晶石和少量方镁石,其余试样只有尖晶石相;富铝尖晶石的晶格畸变大于富镁尖晶石和正尖晶石,晶粒尺寸和平均孔径小于富镁尖晶石和正尖晶石。     

TiO2的添加对铝铬固溶体烧结动力学的影响

铝铬固溶体被广泛应用于耐火材料,其烧结致密化较难,添加一定量的烧结助剂有利于提高铝铬固溶体的致密程度,但对于致密化过程中的晶粒生长规律尚不清楚。在本工作中以纳米η-Al₂O₃和工业铬绿为原料,加入烧结助剂TiO₂,并以PVA作为结合剂,经过冷等静压成型后在常压下1 400~1 700 ℃进行固相烧结制备摩尔比1∶1的烧结铝铬固溶体。利用Archimedes法、XRD、SEM、Nano measurer等手段分析了烧后试样的致密度、物相组成、显微结构和平均晶粒尺寸,在此基础上进一步计算研究了TiO₂的添加对铝铬固溶体的烧结动力学的影响。结果表明:在烧结过程中,Al₂O₃-Cr₂O₃和Al₂O₃-Cr₂O₃-2%TiO₂烧结体系的晶粒生长指数和晶粒生长活化能均随温度升高而减小;Al₂O₃-Cr₂O₃体系晶粒生长主要受原子随机越过晶界和体积扩散两种机制控制,Al₂O₃-Cr₂O₃-2%TiO₂体系晶粒生长主要受体积扩散控制;对比两种体系发现TiO₂的添加能使样品的晶粒生长指数和晶粒生长活化能下降,促进晶粒生长发育。     

多孔镁基镁铁铝复合尖晶石耐火骨料的合成机理

多孔骨料是对耐火材料进行轻量化设计的关键。以轻烧菱镁矿、氢氧化铝和铁红为原料,采用原位分解合成法,成功制备了多孔镁基镁铁铝复合尖晶石耐火骨料,在分析烧成温度(1 000～1 600℃)对显微结构与强度影响的基础上,研究了多孔骨料的合成机理。研究表明：当烧成温度为1 000～1 300℃时,试样内气孔来自微颗粒内和微颗粒之间,基本没有颈部连接;当烧成温度升高到1 400～1 600℃时,微颗粒内气孔合并长大、迁出,颈部显著长大,强度提高;镁铁铝复合尖晶石的形成过程分为2步,一是在氢氧化铝假象表面生成MgAl₂O₄后,再与Fe³⁺反应生成环状镁铁铝复合尖晶石,二是在MgO位置生成MgFe₂O₄,再与Al³⁺反应生成粒状和条状镁铁铝复合尖晶石;当烧成温度为1 550℃时,试样具有优异的综合性能,其显气孔率为24.4%,中位孔径为25.89μm,导热系数为2.79 W/(m·K)(1 000℃),耐压强度为74.4 MPa,与市售烧结镁砂相比,导热系数降低了64....     

煅烧温度对菱镁矿尾矿制备MgO-MgAl2O4-Mg2SiO4复相多孔材料性能的影响

以菱镁矿尾矿和二次铝灰为原料，按m(菱镁矿尾矿)∶m(二次铝灰)=7∶3配料，混料、成型后分别经1 200、1 300、1 400和1 500℃煅烧，制备了MgO-MgAl₂O₄-Mg₂SiO₄试样，并研究了煅烧温度对其性能的影响。结果表明：随着煅烧温度的升高，试样的体积密度和线收缩率随之增大，常温耐压强度基本呈增大的趋势，而显气孔率相应减小；当煅烧温度从1 300℃升高到1 400℃时，显气孔率变化尤为明显，分析认为这与镁铝尖晶石的形成有关。在满足显气孔率超过40%的条件下，试样经1 300℃煅烧后的常温耐压强度较高。因此，最佳煅烧温度为1 300℃。     

添加浮选镁砂颗粒和Al2O3细粉对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以烧结镁砂、浮选镁砂、电熔镁铝尖晶石和煅烧Al₂O₃细粉为主要原料,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、1 650℃烧成制备了方镁石-尖晶石砖,主要研究了以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒以及在此基础上外加不同量煅烧Al₂O₃细粉（质量分数分别为0、3%和5%）对方镁石-尖晶石砖性能的影响。结果表明：1)以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。2)在以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖中,随着煅烧Al₂O₃细粉引入量的增多,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。     

氧化铝源对CA6多孔材料相组成和显微结构的影响

用Al(OH)₃、Al₂O₃微粉(uf-Al₂O₃)、工业Al₂O₃粉作为氧化铝源,CaCO₃为钙源,通过高温固相反应合成了六铝酸钙(CA₆)材料,研究了氧化铝原料对材料物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明,以Al(OH)₃、Al₂O₃微粉、工业Al₂O₃为氧化铝源的试样在1 300 ℃时开始有CA₆相生成,各试样固相反应结束温度为1 500 ℃,继续提高烧成温度对物相组成没有影响。反应生成的CA₆显微形貌因氧化铝原料不同而不同,以Al(OH)₃为氧化铝源时,CA₆的显微形貌多为片状结构;以工业Al₂O₃为原料时,CA₆的显微形貌多为板片状和颗粒状;但以uf-Al₂O₃为氧化铝源时,CA₆的显微形貌则多为等轴状晶粒。以uf-Al₂O₃为氧化铝源时,制备的材料耐压强度和体积密度最高,气孔率最低;以Al(OH)₃为氧化铝源时,制备的材料耐压强度和体积密度最低,气孔率最高。     

活性MgO和铝酸钙水泥结合刚玉-尖晶石浇注料性能对比

为改善刚玉-尖晶石浇注料的性能，以板状刚玉、活性氧化铝、烧结镁砂细粉为主要原料，分别以活性MgO和铝酸钙水泥(CAC)为结合剂制备了刚玉-尖晶石浇注料，对比了二者对1 600℃煅烧3 h后试样的显气孔率、烧后线变化率、常温抗折强度、常温耐压强度和抗CaO-Al₂O₃-Fe₂O₃-SiO₂(CAFS)渣侵蚀性能的影响。结果表明：经1 600℃热处理后，与CAC结合的刚玉-尖晶石浇注料相比，活性MgO结合的刚玉-尖晶石浇注料的常温抗折强度和常温耐压强度较低，但其体积稳定性、对CAFS渣的抗侵蚀性和抗渗透性显著提高。     

介孔氧化铝纳米材料的制备及除氟性能研究

以氯化铝和铝酸钠为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构调控剂,采用水热反应和高温煅烧技术制备了纳米氧化铝粉体材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和N₂吸附/脱附等对产物的晶型、形貌和孔结构进行了表征,研究了氧化铝对氟离子的吸附性能。结果表明,水热反应制得前驱体为AlOOH,呈现纳米片组装的花状形貌;550℃煅烧后所得产物为η-Al₂O₃,呈现出分散性良好的纳米颗粒状形貌。η-Al₂O₃具有介孔结构,经PVP调控的η-Al₂O₃有较大的比表面积(132.56 m²/g)和孔容(0.396 cm³/g)。η-Al₂O₃的除氟容量随溶液pH增大先减小后趋于平衡,经PVP调控的η-Al₂O₃具有更优异的除氟性能。η-Al_2...     

固溶反应对MA-Al2O3材料结构和性能的影响

以电熔镁铝尖晶石为主要原料并加入少量烧结刚玉细粉部分替代尖晶石细粉,或以白刚玉为主要原料并加入少量电熔镁铝尖晶石细粉替代白刚玉细粉,制备了两组MA-Al₂O₃材料。研究刚玉与镁铝尖晶石之间的固溶反应对材料性能及显微结构的影响。结果表明：1)在两组材料中均发生了固溶反应,使得镁铝尖晶石的富铝程度增大,镁铝尖晶石中的氧化铝含量(w)由约76%增加到80%以上,从而加强了试样骨料与基质的结合,减少结构缺陷,改善了材料的高温性能;2)在以镁铝尖晶石为主要原料的MA-Al₂O₃材料中,加入烧结刚玉可使其常温耐压强度增大,改善其高温抗蠕变性和抗热震性;3)在以白刚玉为主要原料的MA-Al₂O₃材料中,加入镁铝尖晶石细粉,其常温耐压强度、高温抗蠕变性和高温抗折强度均有大幅度提高。     

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...     

氢氧化铝制备α-Al2O3微观结构分析

为研究氢氧化铝制备α-Al₂O₃过程中的相转变和微观结构的变化,以氢氧化铝为原料,研究了不同煅烧温度（500、800、900、1 100、1 200、1 300℃）下氢氧化铝的相变过程和显微结构的变化。结果表明：1)在500℃时,一部分三水铝石脱除结晶水转化为一水软铝石;500～800℃时,三水铝石和一水软铝石继续脱除结晶水转化为氧化铝过渡相。2)在800～1 200℃时,氧化铝过渡相之间进行相转变;1 300℃时,过渡相全部转化为α-Al₂O₃。3)煅烧温度为800℃时生成的γ-Al₂O₃和η-Al₂O₃比表面积最大,活性最高,为催化剂载体和提高电池循环寿命提供了新途径。     

水-乙二醇基γ-Al2O3纳米流体的制备及其性能研究

以水-乙二醇为基液,通过两步法制备了质量分数为0.1%的γ-Al₂O₃纳米流体。考察了乙二醇体积分数、分散剂质量分数及种类、超声时间对纳米流体稳定性的影响。结果表明,乙二醇体积分数为35%时更适用于水-乙二醇基纳米流体的制备;质量分数为0.2%的阿拉伯树胶(GA)可有效提高γ-Al₂O₃纳米颗粒在水-乙二醇基液中的分散稳定性;超声30 min即可改善纳米流体的稳定性。最后评价了纳米流体的热物性,当与基液水浴加热到60℃时,水-乙二醇基γ-Al₂O₃纳米流体的导热性能提升幅度最大,为基液的1.35倍;在20～60℃加热过程中,Al₂O₃乙二醇基纳米流体黏度最低达0.97 mPa·s,所制备的纳米流体可适合用于流动换热。     

以溶胶浸渍核桃壳粉为造孔剂制备多孔莫来石材料

为了提高烧失法制备的多孔莫来石材料的气孔率和隔热性能,以SiO₂微粉和α-Al₂O₃微粉为主要原料,分别以固含量为3%（w）的SiO₂溶胶、固含量为5%（w）的ZrO₂溶胶、固含量为7%（w）的Al₂O₃溶胶浸渍的核桃壳粉为造孔剂,以PVA为结合剂,经球磨混合、压制成型、自然干燥、1 500℃保温3 h热处理制成多孔莫来石材料,检测了材料的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、热导率,并分析了材料的物相组成和显微结构。结果表明：1)与以未浸渍核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫来石材料相比,以SiO₂溶胶、ZrO₂溶胶或Al₂O₃溶胶浸渍的核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫来石材料的烧后线收缩率显著减小,显气孔率显著增大,热导率显著减小;常温耐压强度虽然显著减小,但均超过30 MPa。2)比较发现,以SiO₂溶胶浸渍核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫...     

铝-空气电池废电解液制备片状氧化铝的研究

以铝-空气电池废电解液为原材料,用硫酸铝调节pH值,用硫酸钾作为熔盐制备片状氧化铝(α-Al₂O₃),研究了合成温度、晶种添加量对α-Al₂O₃粉体体积分数、粒度大小及粒度分布的影响规律。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和激光粒度仪等,对加入不同晶种量的α-Al₂O₃粉体的结构和形貌进行表征。结果表明,添加晶种后可以提高α-Al₂O₃粉体的体积分数,减小α-Al₂O₃粉体的粒度,使α-Al₂O₃粉体的粒度分布更集中,同时使α-Al₂O₃粉体更分散。此外,当晶种添加量为5%(质量分数)时,制备出的片状α-Al₂O₃的体积分数可达97.0%,平均粒度约为7.24μm。     

镁砂与电熔合成铁铝尖晶石-刚玉复合材料的反应

以电熔合成铁铝尖晶石-刚玉复合材料和电熔镁砂为原料制备了铁铝尖晶石-镁铝尖晶石复合材料。检测了各烧后试样的线变化率、体积密度和显气孔率,并用XRD、SEM等研究了镁砂与电熔铁铝尖晶石-刚玉复合材料之间的反应,结果未发现有单一的镁铝尖晶石相生成,在高温下,MgO与铁铝尖晶石-刚玉之间存在互扩散,形成镁铝尖晶石和铁铝尖晶石固溶体;随着镁砂细粉加入量的提高,镁铝尖晶石向铁铝尖晶石中的固溶量加大;当电熔铁铝尖晶石-刚玉复合材料以颗粒加入时,发现在某些铁铝尖晶石颗粒周围存在环形裂纹;随着镁砂加入量的提高,试样的显气孔率下降,体积密度增大。     

La2O3对镁铝尖晶石透明陶瓷致密化及其性能的影响

镁铝尖晶石透明陶瓷兼具了良好的光学和力学性能,在军、民两用领域有着广泛的实际和潜在应用前景。由于其致密化速率低,在烧结过程中往往需要引入烧结助剂。稀土倍半氧化物熔点高,高温不易挥发,近些年被证实可以促进镁铝尖晶石陶瓷的致密化,但其促烧机理尚不明确。本文以高纯商业化镁铝尖晶石粉体为原料,La₂O₃为烧结助剂,采用无压预烧结合热等静压烧结,制备镁铝尖晶石透明陶瓷,通过XRD、SEM、紫外-可见分光光度计、万能试验机等测试手段对其致密化过程及其力学和光学性能进行表征和分析,研究了La₂O₃对镁铝尖晶石透明陶瓷致密化过程的影响规律和作用机制。结果表明,La₂O₃通过与尖晶石反应或固溶产生晶格畸变,增加缺陷浓度,从而起到促进致密化的作用,一定程度上降低了预烧温度和热等静压温度。对于190 MPa、1 500 ℃热等静压烧结3 h的样品,La₂O₃掺杂可以显著提高紫外区域的透过率;同时,La偏析到晶粒表面,抑制了尖晶石晶粒的生长,从而提高了样品的力学强度。掺杂0.05%(质量分数)La₂O₃样品较未掺的样品,400 nm处透过率从63%提高到81%,弯曲强度从263.7 MPa提高至319.0 MPa,断裂韧性从1.69 MPa·m^1/2提高至1.82 MPa·m^1/2。     

轻质氧化镁含量对方镁石-镁铝尖晶石砖性能的影响

以不同粒径的烧结镁砂、电熔镁铝尖晶石、镁铝尖晶石空心球为起始原料,采用固相烧结法制备了方镁石-镁铝尖晶石砖。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征试样的物相组成和微观结构,利用阿基米德排水法测试试样的体积密度和显气孔率,研究轻质氧化镁含量和烧结温度对方镁石-镁铝尖晶石砖性能的影响。结果表明,随轻质氧化镁含量的增加,方镁石-镁铝尖晶石砖显气孔率呈增加趋势,而体积密度变化不明显,试样表现出优异的力学性能。当轻质氧化镁含量为25%(质量分数)时,方镁石-镁铝尖晶石砖的抗折强度最大为9.56 MPa,热导率最低为1.92 W·m^-1·K^-1。显微结构表明骨料和基质结合良好,并能形成微孔状通道。利用其特殊的微孔结构,提高了试样的力学性能和耐腐蚀性,进一步保护方镁石-镁铝尖晶石砖免受碱侵蚀。     

Mg粉对Al2O3-C滑板材料性能的影响

以板状刚玉、α-Al₂O₃微粉、鳞片石墨和Mg粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,制备了添加Mg粉的Al₂O₃-C材料,研究了不同温度埋炭处理后（600～1 400℃）Mg粉对不烧Al₂O₃-C材料性能的影响。结果表明：金属Mg活性高,Mg在600℃即可与O₂、CO或CO₂反应生成MgO陶瓷相,保护树脂碳不被氧化,且原位形成的MgO陶瓷相形成了紧密结合,产生强化作用,使不烧Al₂O₃-C材料的中低温强度提高;在1 000～1400℃,MgO和Al₂O₃生成MgAl₂O₄,且MgAl₂O₄的晶粒尺寸和生成量随着温度的升高而增加,对材料有增强作用;但1 400℃烧后试样的强度明显下降,这是由于生成MgAl₂O₄     

焙烧温度对Al2O3载体的性质及其负载的煤制合成气制代用天然气镍基催化剂性能的影响

以拟薄水铝石为前驱体,经不同温度焙烧制得Al₂O₃载体,等体积浸渍法制备Ni/Al₂O₃催化剂,采用X射线衍射、N₂-物理吸附、扫描电镜、程序升温还原等对载体及催化剂进行表征,考察载体焙烧温度对Al₂O₃载体性质及其负载的镍基催化剂催化性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,Al₂O₃载体的比表面积减小,平均孔径增大,结晶度升高,晶粒度增大,晶型逐步转变为γ-Al₂O₃［(500~800) ℃］、δ-Al₂O₃［ (900~1 100) ℃］和α-Al₂O₃［(1 250) ℃］。合成气制甲烷催化剂活性变化趋势为:Ni/γ-Al₂O₃>Ni/δ-Al₂O₃>Ni/α-Al₂O₃,其中,800 ℃焙烧的γ-Al₂O₃负载的Ni基催化剂因稳定的晶型结构以及与NiO之间适当的相互作用而表现出最佳的催化活性及稳定性。