ZrO_2-SiO_2-Al_2O_3系复相陶瓷制备及其耐磨性试验研究

利用等离子分解锆英石(PDZ)和锆英粉与Al_2O_3反应烧结制务了ZrO_2－SiO_2－Al_2O_3系复相陶瓷。利用XRD、SEM、反应显微镜、显微硬度计等测试手段,对烧成试样的物相相成、显微结构、显微硬度、气孔状况及耐磨性进行了测试分析与讨论。研究结果表明：含镁助剂的加入促进了反应烧结;由PDZ制备的试样的性能优于锆英粉原料的试样;较佳的原料配比为No.4即Al_2O_3:PDZ=3:1,其耐磨性优于氧化铝质研磨体;适宜的烧成温度范围是1580℃～1600℃。     

ZrO2—SiO2—Al2O3系复相陶瓷制备及其耐磨性试验研究

利用等离子分解锆英石（PDZ）和锆英粉与Al2O3反应烧结制备了ZiO2-SiO2-Al2O3系复相陶瓷。利用XRD、SEM、反光显微镜、显微硬度计等测试手段，对烧成试样的物相组成、显微结构、显微硬度、气孔状况及耐磨性进行了测试分析与讨论。研究结果表明：含镁助剂的加入促进了反应烧结；由PDZ制备的试样的性能优于锆英粉原料的试样：较佳的原料配比为No.4即Al2O3:PDZ=3:1，其耐磨性优于氧化铝质研磨体，适宜的烧成温度范围是1580℃－1600℃。     

ZrO2—SiO2—Al2O3系复相陶瓷制备及其耐磨性试验研究

利用等离子分解锆英石（PDZ）和锆英粉与Al2O3反应烧结制务了ZrO2-SiO2-Al2O3系复相陶瓷。利用XRD,SEM,反应显微镜,显微硬度计等测试手段,对烧成试样的物相相成,显微结构,显微硬度,气孔状况及耐磨性进行了测试分析与讨论,研究结果表明：含镁助剂的加入促进了反应烧结;由PDZ制备的试样的性能优于锆英粉原料的试样,较佳的原料配比为No.4即Al2O3:PDZ=3:1,其耐磨性优于氧化铝质研磨体;适宜的烧成温度范围是1580℃－1600℃。     

ZrSiO_4-Al_2O_3反应烧结过程的研究

本文通过测定试样真密度、烧成收缩、相对密度以及XRD和SEM,对ZrSiO_4-Al_2O_3反应烧结过程进行了系统研究。结果表明,化学反应于1380℃开始,在1400—1420℃迅速进行。该化学反应产生一定量的非晶相,其含量与温度有关。莫来石的晶胞常数在反应初期有较大变化,这一变化是由莫来石的化学组成变化产生的。莫来石是由ZrSiO_4分解的非晶SiO_2与Al_2O_3反应形成的。上述化学反应对致密化产生不利影响,其程度与液相量有关。采用分段反应烧成制度可以提高试样烧结性能。     

B_4C废料酸洗除Fe_2O_3和Al粉加入量对烧结B_4C制品性能的影响

为了改善以碳化硼除尘废料为主原料的烧结制品的性能,利用硫酸溶液与Fe_2O_3反应生成可溶性硫酸盐的原理对碳化硼除尘废料进行了超声酸洗除Fe_2O_3,经烘干、混料、成型后于1 400℃保温90 min烧成,研究了Al粉加入量(加入质量分数分别为3%、6%、9%、12%和15%)对以除Fe_2O_3后的碳化硼粉末为原料的试样性能的影响以及除Fe_2O_3对碳化硼制品烧结及力学性能的影响。结果表明,酸洗除杂后,碳化硼废料中Fe_2O_3含量由3.43%(w)降低至0.17%(w);随着Al粉加入量的增加,烧后试样的显气孔率先减小后增大,力学性能先提高后降低,当Al粉的加入量为6%(w)时,试样的耐压强度、弹性模量、抗折强度比未经除Fe_2O_3制得的碳化硼制品分别提高了20.96%、11.86%、19.15%;烧结过程中,Al夺取Fe_2O_3中的O生成Al_2O_3,导致Al对B_4C不润湿,降低了碳化硼试样的力学性能。因此,碳化硼除尘废料除Fe_2O_3对其烧结制品性能有良好的促进作用。     

不同气氛制备的MoSi_2/Al_2O_3复合材料显微结构与介电性能

采用固相烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3复合材料,研究了空气、真空、Ar气氛对显微结构及介电性能的影响。结果表明:Ar气氛下试样烧结性能好于真空及空气气氛,MoSi_2颗粒被Al_2O_3包覆且分散均匀;3种气氛下烧成的试样均含MoSi_2、Al_2O_3和Mo_5Si_3相,而空气下发现有SiO_2,真空及Ar保护气氛有少量Mo;空气气氛下烧成的复合材料气孔率最大,断裂韧性与抗弯强度最低;Ar保护气氛烧成后试样的断裂韧性与抗弯强度分别达到9.70 MPa·m~(1/2)与179.5 MPa。随频率的增加,不同烧结气氛制备的MoSi_2/Al_2O_3复合材料的介电常数和介电损耗均降低;随着烧结气氛从空气、真空、Ar气的变化,复合材料介电常数的实部和虚部均增加。     

烧成温度和气氛对Al_2O_3-Cr_2O_3材料显微结构的影响

为探讨烧成气氛和温度对低铬Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料性能的影响,以w(Cr_2O_3)≤20%的Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料纯基质为研究对象,将质量分数为50%的电熔Al_2O_3细粉、10%的电熔Cr_2O_3细粉、10%的电熔Cr_2O_3微粉和30%的烧结α-Al_2O_3微粉,外加3%(w)的PVA水溶液为结合剂配料后压制成圆片试样,然后分别在空气气氛或埋炭气氛中于1 450、1 550和1 650℃保温3 h烧成,并研究烧成温度和气氛对烧后试样显气孔率、体积密度和显微结构的影响。结果表明:随着烧成温度的升高,试样的显气孔率下降,体积密度升高。显微结构分析发现,无论是空气气氛还是埋炭气氛,随着温度的升高,铝铬固溶体晶粒逐步发育长大,形成连续多孔的网络骨架结构;空气气氛下Cr~(3+)更易迁移扩散,固溶反应较为充分,烧成试样形成的铝铬固溶体晶粒更为粗大、结构连续性好。因而,空气气氛下1 650℃烧成更有利于改善Al_2O_3-Cr_2O_3材料的性能。     

Al-Si系无机高温粘结剂的制备与性能研究

以氧化铝、硅微粉、铝酸钙水泥、膨胀纤维和氧化镁为原料、在不同温度烧成下制备了新型无机高温粘结剂。为探究粘结剂的最佳配比和最佳烧成制度,对烧成后试样进行了力学性能测试和显微结构表征。结果表明:在1600℃烧成后不同原料配比的试样中均有Al_2O_3和3Al_2O_3·2SiO_2相;随着烧成温度的升高,生成的莫来石晶粒发育更加规则;按质量比Al_2O_3:SiO_2=5:1在1600℃下烧成的试样力学性能较好,其抗折强度、耐压强度和剪切强度分别为31.72 MPa、119.14 MPa和3.75 MPa。     

铝矾土-伊利石-高岭土体系陶瓷材料制备工艺的研究

以生铝矾土、高岭土和伊利石为主要原料,采用传统陶瓷工艺方法,制备了铝矾土-伊利石-高岭土体系陶瓷材料。以Al2O3质量分数在60～65%范围的坯料为研究对象,研究了原料配比和坯料细度等因素与试样的烧成温度及抗弯强度的关系。利用XRD、SEM等分析手段对材料的物相组成和显微结构进行了表征。结果表明:铝矾土-伊利石-高岭土体系陶瓷材料,在1320～1360℃烧结范围内能够制备抗弯强度110～140MPa的高强度陶瓷材料;提高铝矾土的含量和原料的细度均有利于强度的提高;添加适量的滑石有助于强度的提高以及烧结温度的降低;在原料配比相同的条件下,烧结范围下限附近烧成的试样强度较高。     

SiO_2对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结与介电性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和α-Al_2O_3粉料为原料,低温烧结玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计调控基质玻璃中SiO_2含量,以优化Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃复合氧化铝材料的烧结与介电性能。结果表明,提高SiO_2含量,玻璃/Al_2O_3材料的烧成收缩率降低,试样烧结温度升高,烧结体介电常数先增加后减小,介电损耗先减小后增加,介电性能转折点出现在SiO_2含量为60 wt%。当SiO_2含量为60 wt%时,复合材料综合性能最好,试样在875℃烧结致密,体积密度为3.10 g·cm~(-3),10 MHz频率下介电常数为8.03,介电损耗为0.0005,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。     

矿渣粉细度对其物理性能影响研究

试验研究了不同粉磨时间对矿渣粉细度及颗粒分布的影响以及不同细度矿渣粉对其物理性能的影响。结果表明:使用球磨机磨制矿渣粉时,如果粉磨时间过长,会因范德华力造成细颗粒相互粘连,粗颗粒增多,比表面积也不会无限提高;随着矿渣粉比表面积的提高,其早期活性(3d、7d)逐步提高,但后期活性(28d、90d)均在达到峰值(28d活性指数达到117%,90d活性指数达到110%)后有所下降;矿渣粉流动度比在比表面积处于350~700m2/kg之间时变化不大,在110%左右,但比表面积超出此范围时,无论升高还是降低,胶砂流动度均迅速下降。     

The effect of grinding process on mechanical properties and alkali–silica reaction resistance of fly ash incorporated cement mortars

The effect of fineness of fly ash on mechanical properties and alkali–silica reaction resistance of cement mortar mixtures incorporating fly ash has been investigated within the scope of this study. Blaine fineness of fly ash has been increased to 907 m²/kg from its original 290 m²/kg value by a ball mill. Test samples were prepared by replacing cement 20, 40 and 60%, with finer and coarser fly ashes and kept under standard and steam curing conditions until testing. Test results showed that grinding process improved the mechanical properties of all samples significantly. The beneficial effect of grinding fly ash, may increase utilization of this by-product in precast and ready-mix concrete industries. Incorporation of fly ash with different fineness values and ratios also decreased the expansions to harmless levels of cement mortars due to alkali–silica reaction.     

HDPE-g-MAH增容HDPE/木粉复合材料的制备及加工设备的研究

使用HDPE-g-MAH做增容剂,通过双螺杆挤出机制备了HDPE/木粉复合材料,对HDPE-g-MAH进行量变实验,通过力学性能测试确定了最佳用量,并利用SEM对材料微观形貌进行了观察。在此基础上又采用单螺杆挤出机、开炼机和密炼机等不同的加工设备分别制备了木塑复合材料,对力学性能进行了对比表征。结果表明:HDPE-g-MAH的加入很好地改善了木塑复合材料的界面相容性、力学性能和木粉的分散性,HDPE-g-MAH的最佳用量为5份;而且只有使用剪切效果优良的双螺杆挤出机才能制备出性能优异的木塑复合材料。     

Experimental investigations and modelling of the ball motion in planetary ball mills

Planetary ball mills feature attractive properties, like the possibility of dry or wet operation, straightforward handling, cleanability and moderate costs. Consequently they are very well suited for lab scale process development in diverse industries, including pharmaceuticals and new materials. A number of questions still remain unanswered regarding this mill type. These include the stress conditions as well as transfer of the grinding results to other types of mills with free moving balls, such as stirred media mills, which can be built in large scales and operated continuously.In order to measure the ball motion and, thus, the stress conditions, a planetary ball mill was equipped with a high speed video camera, so that the grinding ball motion during the comminution process can be recorded and analysed. The influence of important process parameters on the ball motion pattern was assessed in this study, namely speed ratio, ball filling ratio and friction conditions, the latter by applying different mill feeds. The experimental results show considerable influences of the ball filling ratio and friction conditions. The measured ball motion patterns differ significantly from ball trajectories which were calculated using kinetic equations proposed in older publications.In addition to the measurements the ball motion was simulated using a three dimensional Discrete Element Model (DEM). An attempt was made to account for mill feed via altered friction coefficients. Correlations of the DEM results and experimental findings at different operating conditions show a good agreement. Based on simulation data the frequency distribution of the stress energies in the mill could be calculated and compared for different operating conditions.     

不饱和树脂／炭黑复合材料的制备与性能研究

采用球磨和超声两种制备工艺分别制备了炭黑填充不饱和树脂复合材料，研究和对比了两种不同工艺对复合材料性能的影响。结果表明，两种制备方法得到的复合材料渗滤阀值均在质量分数1．8％。不饱和树脂／炭黑复合材料的拉伸强度和弹性模量随炭黑含量不同而变化，当其质量分数为1％时，两者出现最大值。相比纯的不饱和树脂，球磨法制备的复合材料的拉伸强度和弹性模量提高了89％和95．8％，而超声法提高了38．37％和23．12％。     

半终粉磨钢渣微粉生产线的设计和实践

钢渣微粉化是解决钢渣终端利用的有效途径,但采用传统粉磨工艺无法有效解决钢渣微粉生产中的除铁难题,同时也无法保证钢渣微粉产品的稳定细度和活性。采用带辊压机半终粉磨的圈流高细磨钢渣微粉粉磨工艺,可以充分发挥和利用辊压机的挤压优势和球磨机的研磨功能,达到显著改善产品性能、增产节能,又能高效除铁的效果,是当前钢渣固废利用的可靠有效方案。经优化比较和生产实践,建议在新建或改造钢渣微粉生产线时,以控制辊压机与球磨机的装机功率比在0.6~0.7,球磨机的长径比控制在3.5~4.0为宜。     

球磨及立磨矿渣微粉颗粒特征及性能研究

用扫描电镜和激光粒度分析仪研究了球磨和立磨生产的矿渣微粉颗粒形貌和颗粒群分布。结果表明，球磨与立磨矿渣微粉颗粒形貌差别不大；矿渣微粉d50与比表面积有较好的相关性，两种产品均符合RRB分布，立磨矿渣微粉粒度分布范围较窄；立磨矿渣微粉的掺入对水泥标准稠度用水量、胶砂流动度和凝结时间的影响比球磨矿渣微粉大；掺立磨矿渣微粉的水泥各龄期强度均比掺球磨矿渣微粉的水泥低，立磨生产时矿渣微粉比表面积控制在400m^2／kg左右可能较为合理。     

赤泥改性及其对丁苯橡胶复合材料微观结构和力学性能的影响

烧结法赤泥分别经硬脂酸、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和十二烷基苯磺酸钠湿法球磨改性后,与丁苯橡胶（SBR）进行熔融共混,制得改性赤泥/SBR复合材料,然后对改性赤泥和赤泥/SBR复合材料的表面性质、微观结构和力学性能进行表征测试。结果表明：球磨改性后的赤泥粒度减小,表面官能团含量发生变化。经硅烷偶联剂改性的赤泥,Si—O—C和Si—O—Si官能团含量增加,触角明显增大;改性赤泥在丁苯胶复合材料中分散性和相容性增加,硅烷偶联剂改性后的赤泥填充橡胶复合材料的力学性能显著增加,拉伸和撕裂强度分别由纯胶的1.6MPa和8.8 kN/m²增加到9.8MPa和21.6kN/m²,改性赤泥补强效果较为明显。     

中国超细粉碎和精细分级技术现状及发展

综述了中国超细粉碎与精细分级技术与设备的现状、近5年的进展 .20世纪90年代中期以来,中国超细粉碎和分级技术取得了显著进步,现已具备了研制和生产气流粉碎机、高速机械冲击式超细粉碎机、搅拌球磨机、振动球磨机、塔式搅拌磨、行星球磨机、高压射流磨、旋风自磨机等各类超细粉碎及涡轮式气流分级机和离心式水力分级机等设备的能力,并在流态化床式气流粉碎机、飓风自磨机、搅拌球磨机和砂磨机、行星球磨机、高压水射流磨机以及精细分级原理和分级设备等方面取得了一些进展,具有自主知识产权的新技术、新设备显著增多.指出中国目前在超细粉碎和精细分级领域仍然存在大型设备不足、工艺控制技术落后、磨耗和单位产品能耗偏高、特殊粒形超细粉体的生产工艺和设备落后等问题.最后对21世纪初中国超细粉碎和分级技术的主要发展趋势进行了展望.     

The effect of ball milling time and rotational speed on ultra high molecular weight polyethylene reinforced with multiwalled carbon nanotubes

Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composites reinforced with multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) were produced using planetary ball milling. The aim was to develop a more wear resistant composite with improved mechanical properties to be used in stress bearing joints. The effect of manufacturing parameters such as the effect of ball milling time and rotational speed on the final composite was analyzed by scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), particle size distribution, and contact angle measurements. Ball milling as a mixing technique for UHMWPE based composites is not a new approach but yet, the effect of time, rotational speed, loading of milling jar, and type of ball mill has not been reported properly for UHMWPE. Composites with 0.5 and 1.0 wt% UHMWPE/MWCNTs were manufactured with different rotational speed and mixing times. The results indicate that rotational speed rather than mixing time is important for dispersing MWCNTs using planetary ball milling. Tensile test showed a slight decrease for the MWCNT concentration of 1 wt% suggesting that this amount is the threshold for a satisfactory distribution of the fillers in the matrix. POLYM. COMPOS. 37:1128–1136, 2016. © 2014 Society of Plastics Engineers