添加氧化钛的尖晶石烧结性状

试验并研究了在1200℃～1700℃下添加TiO_2的尖晶石的烧结性状和烧结机理。结果表明添加0.5％(质量)以上的TiO_2大幅度改善了尖晶石的烧结能力。在低温状态下,TiO_2与MgAl_2O_4反应形成Mg_xAl_(2(1-x))Ti_(1+x)O_5固溶体,当温度进一步升高时从中分离出Al_2O_3和TiO_2。一认为尖晶石烧结能力的改善与Mg_xAl_(2(1-x))Ti_(1+x)O_5中分离的Al_2O_3、富镁尖晶石的形成以及MgAl_2O_4晶体中TiO_2的溶解密切相关。     

Y_2O_3-Al_2O_3.AIN-Si_3N_4系统的亚固相关系

研究了 Y_2O_3-Al_2O_3·AlN-Si_3N_4 系统的亚固相关系。得知在 Y_2O_3-Al_2O_3·AlN 二元系统中存在两个结构分别与 5Al_2O_3·3Y_2O_3(YAG)和Al_2O_3·2Y_2O_3(YAM)相同的含氮的YAG和YAM。在这二元系统中还存在一个结构与 Al_2O_3·Y_2O_3(钙钛矿型)相同的不稳定化合物,它在1550℃开始形成,但不易得到单相化合物。在Y_2O_3-Al_2O_3·AlN-Si_3N_4 三元系统中,不存在五组分的化合物,只存在YAM和J相之间的连续固溶体。 研究结果得出了 Y_2O_3-Al_2O_3·AlN-Si_3N_4 三元系统的亚固相关系图,在此图中存在四个含有固溶体的二相区和三个部存在有YAG’的相容性三角形。它们分别是:Y_2O_3-J_(s.s.)、YAG’-J_(s.s.)、Y_2O_3·Si_3N_4-J_(s.s.)和YAG’-β-Si_3N_(4 s.s.),YAG’-J_(s.s.)-Y_2O_3-Si_3N_4、YAG’-Y_2O_3·Si_3N_4-Si_3N_4和YAG’-Al_2O_3·AlN-β-Si_3N_(4 s.s.)。     

CO_2气氛中TiO_2-Al_2O_3催化乙苯脱氢制备苯乙烯的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2-Al_2O_3催化剂,考察了Al_2O_3的含量对TiO_2-Al_2O_3催化剂催化乙苯脱氢制备苯乙烯性能的影响。研究结果表明,加入20%Al_2O_3后,乙苯转化率显著提高,进一步提高Al_2O_3含量,乙苯转化率降低,但稳定性提高。BET、XRD表征结果显示,Al_2O_3的加入可以稳定TiO_2锐钛矿结构,减小氧化钛粒径,提高催化剂表面积。Raman光谱显示部分Ti~(4+)被Al~(3+)取代。     

原位尖晶石化反应对低碳MgO-Al2O3-C材料结构与性能的影响

以电熔镁砂、α-Al_2O_3微粉、鳞片石墨、和炭黑为原料,制备低碳Mg O–Al_2O_3–C材料。通过改变原料混炼顺序来影响材料内原位尖晶石化反应,研究了原位尖晶石化反应对低碳Mg O–Al_2O_3–C材料结构与性能的影响。结果表明:试验温度下体系内固相反应、气–固反应均满足尖晶石生成的热力学条件。α-Al_2O_3微粉和炭黑经酚醛树脂造粒后以碳包覆Al_2O_3球体的形态存在材料中,体系内的尖晶石主要通过气–固反生成在包覆体表面,并阻碍Mg(g)向Al_2O_3球体内部扩散,导致1 400℃热处理后有Al_2O_3残余。尖晶石层有效地结合骨料与基质,提高了材料的力学性能。     

MgAl2O4掺杂对ZTA-MgAl2O4复相陶瓷力学及热学性能的影响

以Al_2O_3、Zr O_2、MgO为初始粉末,采用放电等离子体烧结(SPS)制备ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷,研究MgAl_2O_4掺杂对ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷微观结构,力学及热学性能的影响。结果表明:ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷物相包括α-Al_2O_3、t-Zr O_2和MgAl_2O_4,烧结过程中MgO与Al_2O_3完全反应生成MgAl_2O_4;随MgAl_2O_4添加量增加,复相陶瓷Vickers硬度由21 GPa逐渐降低至17.5 GPa;而断裂韧性及抗弯强度呈现先增大后减小的趋势,当MgAl_2O_4添加量为15%(体积分数)时,断裂韧性和弯曲强度达到最大值,分别为8.55 MPa·m~(1/2)和1 056 MPa;此外,相同测试温度下复相陶瓷热导率随MgAl_2O_4添加量的增加逐渐减小,如温度为50℃时复相陶瓷热导率由18.5 W/(m·K)逐渐降低到14.3 W/(m·K)。     

氮气保护下镁砂对Al–刚玉体系物相的影响

以烧结刚玉、α-Al_2O_3微粉、金属铝粉、高纯镁砂[加入量分别为3%(质量分数)、6%、15%]为原料,酚醛树脂为结合剂,制备Al–MgO–Al_2O_3系复合材料。样品成型后经过200℃烘干后在1 300℃氮气气氛下烧结。结果表明:添加金属铝粉后样品常规物理性能显著改善。样品中的主晶相为α-Al_2O_3和Mg Al_2O_4,有金属铝残留。镁砂对金属铝–烧结刚玉耐火材料物相组成影响大,当镁砂加入量为3%时形成Al_4O_4C相,镁砂加入量为6%或15%时,新相为Al_4C_3,未检测到Al_4O_4C相,镁砂添加量为15%时能检测到方镁石相。镁砂加入量大于或等于6%时,α-Al_2O_3颗粒或细粉表面形成的镁铝尖晶石包裹刚玉结构,将α-Al_2O_3表面包覆,阻断Al_4C_3与α-Al_2O_3反应生成Al_4O_4C。最后建立了该体系中新相形成机理的反应模型。     

TiO_2对MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-La_2O_3系微晶玻璃相变和微波介电性能的影响

采用高温熔融法和-步法微晶化热处理制备了MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-La_2O_3(MASTL)微晶玻璃。利用差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜和网络分析仪等手段研究了TiO_2含量对MASTL玻璃析晶相变过程、显微结构和微波介电性能的影响。结果表明,在玻璃热处理过程中先后有硅钛铈矿、金红石(TiO_2)、镁铝钛酸盐、尖晶石(MgAl_2O_4)和堇青石(Mg_2Al_4Si_5O_(18)))5种晶相析出。其中,镁铝钛酸盐含量相对较低,尖晶石是一个亚稳过渡相。随着TiO_2含量的增多,原始玻璃的析晶倾向增大,初晶相硅钛铈矿和主晶相金红石的析晶温度显著降低,而尖晶石的析晶温度升高;材料的介电常数和谐振频率温度系数均显著增大,这主要由样品中具有高介电常数(100.0)和较大正温度系数(400×10~(-6)/℃)的金红石相含量增多引起。同时,由于高品质因数相堇青石(40000GHz)的析出量略有减少,品质因数有所降低。     

MgO与Al2O3对Al-MgO-Al2O3体系中MgAlON形成机理的影响

以电熔镁砂、α-Al_2O_3微粉、板状刚玉、白刚玉、金属铝及高纯镁砂为原料,铝酸镁溶胶为结合剂,氮气条件下1 700℃保温4 h分别制备了MgO基和Al_2O_3基Al-MgO-Al_2O_3复合材料。研究了氮气低氧分压条件下MgO和Al_2O_3稳定性差异对Al-MgO-Al_2O_3复合材料微观结构的影响并揭示了MgO基和Al_2O_3基中MgAl ON形成机理。结果表明:在氮气低氧分压条件下,MgO比Al_2O_3更不稳定;在1 000℃以上随着温度的升高,体系MgO和Al_2O_3反应形成MgAl_2O_4,随着温度的升高,C-O_2反应的进行,体系内氧分压逐渐降低,MgO不稳定,分解为Mg(g)和O_2(g)。在MgO基体系中,MgO分解量较多,导致局部氧分压升高,金属Al部分将被氧化成Al_2O(g),与N_2(g),Mg(g)和O_2(g)发生反应,生成片状MgAl ON:Al_2O(g)+O_2(g)+N_2(g)+Mg(g)→MgAl ON(s)。而在Al_2O_3基体系中,由于MgO分解量减少,氧分压较低,高温下金属Al转变成Al(g),与N_2(g),Mg(g)和O_2(g)反生反应生成板片状MgAl ON:Al(g)+O_2(g)+N_2(g)+Mg(g)→MgAl ON(s)。     

MgO细粉加入量对Al_2O_3-Al-C不烧滑板材料性能的影响

以板状刚玉颗粒与细粉、α-Al_2O_3微粉、金属Al粉、MgO细粉和石墨为原料,酚醛树脂为结合剂,在加入4%(w) Al粉基础上,用0. 088 mm的MgO细粉等量替代刚玉粉,研究MgO细粉加入量(质量分数分别为0、1%、3%和5%)对Al复合Al_2O_3-C不烧滑板材料性能、组成和显微结构的影响。结果表明:不加MgO细粉时,金属Al与C和N2反应生成纤维状Al_4C_3和Al N而起增强增韧作用,材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性。MgO细粉加入量为1%(w)时,材料保持较高的高温强度和优良的抗热震性,材料中有较多纤维状Al_4C_3和AlN生成。MgO细粉加入量≥3%(w)时,材料的高温强度和抗热震性明显下降,这是由于MgO与基体中Al_2O_3以及Al反应生成的Al_2O_3发生反应生成MgAl_2O_4膨胀,进而产生较多裂纹,同时Al_4C_3和Al N生成量明显降低。但随着MgO细粉加入量的增加,材料的抗氧化性提高,这是由于在试样外层形成MgAl_2O_4致密层,阻碍氧气向材料内部扩散。     

高硼区B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃

在B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系统中不易得到玻璃体,加入10wt％BaO,能得到均匀、透明的玻璃,此玻璃组成可作为B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2 系统微晶玻璃的基础组成。组成为46.5％B_2O_3、23.0％Al_2O_3、20.5％SiO_2、10.0％ BaO的玻璃,退火后存在相分离。热处理时,硼酸铝晶体(9Al_2O_3·2B_2O_3)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)晶体析出,形成固溶体,得到能耐高温的微晶玻璃。由于B_2O_3的挥发,玻璃加热时存在热失重。在一定温度下,失重量与时间平方根成线性关系。得到了实用的PWB高硼微晶玻璃扩散源。     

Ln_2O_3(稀土氧化物)-ZrO_2系统相平衡的研究Ⅲ、Y_2O_3-ZrO_2二元系统的相平衡

用熔融法及淬火法做出了Y_2O_3-ZrO_2系统在2000℃以上的相图。Y_2O_3和ZrO_2形成连续固溶体,液相线在90重量％Y_2O_3处有最低点,其温度为2350℃。固相线以下的相关系为:当Y_2O_3加入量达10％时,可得到在室温稳定的四方ZrO_2固溶体,至15％Y_2O_3时,四方固溶体连续转变为CaF_2型立方固溶体,后者至65％Y_2O_3时连续转变为Tl_2O_3型立方固溶体。在此系统内不存在Y_2Zr_2O_7化合物。     

钛改性纳米自组装大孔氧化铝载体的制备及表征

通过纳米自组装法合成大孔氧化铝,加入不同摩尔分数的TiO_2,制备系列TiO_2-Al_2O_3复合载体FAT1~FAT5。通过BET、XRD、TEM和NH3-TPD等手段对复合载体进行表征,并与纳米自组装氧化铝载体FAT0进行比较。发现FAT3具有最大的比表面积331.68 m2/g,且载体孔道的均一性较好,此时TiO_2和Al_2O_3具有完整的晶型结构。随着TiO_2的增加,Ti-Al键逐渐形成,TiO_2在Al_2O_3表面的分散状态得到有效改善。FAT3具有较高的酸量17.47 m L/g,其中弱酸和中强酸量占总酸比例的93.6%,有利于加氢反应的顺利进行。因此,TiO_2的加入对于改善Al_2O_3的孔结构、晶型结构和表面酸性具有重要作用。当TiO_2含量为50%时,复合载体具有最适宜加氢催化的孔道和表面酸性。     

钛改性纳米自组装大孔氧化铝载体的制备及表征

通过纳米自组装法合成大孔氧化铝,加入不同摩尔分数的TiO_2,制备系列TiO_2-Al_2O_3复合载体FAT1^FAT5。通过BET、XRD、TEM和NH3-TPD等手段对复合载体进行表征,并与纳米自组装氧化铝载体FAT0进行比较。发现FAT3具有最大的比表面积331.68 m2/g,且载体孔道的均一性较好,此时TiO_2和Al_2O_3具有完整的晶型结构。随着TiO_2的增加,Ti-Al键逐渐形成,TiO_2在Al_2O_3表面的分散状态得到有效改善。FAT3具有较高的酸量17.47 m L/g,其中弱酸和中强酸量占总酸比例的93.6%,有利于加氢反应的顺利进行。因此,TiO_2的加入对于改善Al_2O_3的孔结构、晶型结构和表面酸性具有重要作用。当TiO_2含量为50%时,复合载体具有最适宜加氢催化的孔道和表面酸性。     

多铝酸钠瓷料水解问题的研究

一、引言钠β-Al_2O_3和钠β″-Al_2O_3是多铝酸钠的两种主要类型。这两种多铅酸钠的理论化学式依次为Na_2O·11Al_2O_3和Na_2O·5·34Al_2O_3。从晶体结构特征上看,钠β-Al_2O_3的晶胞在C-轴方向包括二个氧离子按ABCA排列的尖晶石基块,尖晶石基块之间由Al-O-Al键桥和Na~+离子联系起来。垂直于C-轴包含Na~+离子的平面是两个尖晶石基块的     

氧化镁铁铝尖晶石耐火材料的制备

以铁铝尖晶石和镁砂为原料,采用烧结法制备了氧化镁铁铝尖晶石耐火材料.检测了各烧后试样的体积密度、显气孔率和常温耐压强度,利用应力应变法检测了烧后试样的弹性模量,利用X射线衍射(XRD)检测了烧后试样的物相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)观察和分析了烧后试样的显微结构.研究结果表明: 1600 ℃时各试样体积密度最大,显气孔率最小,试样达到了烧结;镁砖中加入铁铝尖晶石会引起材料常温强度降低,铁铝尖晶石加入量在3%～4%为宜;铁铝尖晶石以颗粒形式加入的试样的弹性模量比以细粉形式加入的试样要大,所以铁铝尖晶石以颗粒形式加入的试样的抗热震性相对较好;热力学计算表明:当加热温度高于182 ℃时, MgO与FeAl_2O_4开始反应生成MgAl_2O_4;从显微结构照片也可以看出, MgO与FeAl_2O_4中的FeO发生互扩散,FeO扩散进镁砂颗粒中,MgO扩散进铁铝尖晶石内部,与Al_2O_3反应生成MgAl_2O_4,在镁砂颗粒周围形成MgAl_2O_4环,并伴有微裂纹产生.     

Si-Al-Ca-N-O系统部分亚固相关系

本文研究了Si、Al、Ca/N、O系统中以Si_3N_4、SiO_2、CaSiO_3、2CaO·Al_2O_3·SiO_2、CaO-Al_2O_3、Al_2O_3和β′-Si_2Al_4O_4N_4(β_(60))为边界的区域的亚固相关系。在此区域中发现一个新相,其组成接近CaO·1.33Al_2O_3·0.67Si_2N_2O(称S相),且与CaO·2Al_2O_3形成连续固溶体。在此区域中有14个相容性四面体,其中5个含有S相。     

新型苯加氢制环己烷低Ni/Al_2O_3催化剂的研制

用混合杂多酸改性工业γ-Al_2O_3载体,制备了一种低含量Ni/Al_2O_3催化剂(Ni含量在5%以内)。其催化活性、稳定性和选择性均与进口的LO-143型Ni/Al_2O_3催化剂的试验结果基本一致。     

Ln_2O_3(稀土氧化物)-ZrO_2系统相平衡的研究Ⅱ.Gd_2O_3-ZrO_2二元系统的相平衡

用淬火法及熔融法做出了Gd_2O_3-ZrO_2系统2000℃以上的相图。Gd_2O_3和ZrO_2形成具有极限溶解度的固溶体,最低共熔点的温度为2175±25℃,组成在91重量％Gd_2O_3左右。在固溶体连续的区域内有四方ZrO_2固溶体向CaF_2型立方固溶体,以及CaF_2型立方固溶体向Tl_2O_3型立方固溶体的连续转变。     

长链烷烃(n-C_(10～12))脱氢制单烯烃催化剂的研究Ⅱ.Pt-Sn/MgAl_2O_4催化剂上C_(12)脱氢反应行为

采用真空浸渍法制备Pt-Sn/MgAl_2O_4和Pt-Sn/γ-Al_2O_3催化剂。对两种催化剂进行C_(12)脱氢催化性能评价比较,并使用BET、XRD、CO吸附、TPR、NH_3-TPD和TG等手段对催化剂进行表征。NH_3-TPD测定结果表明,Pt-Sn/MgAl_2O_4催化剂比Pt-Sn/γ-Al_2O_3催化剂具有较弱的酸性。Pt-Sn/MgAl_2O_4催化剂的初始转化率(21.6%)比Pt-Sn/γ-Al_2O_3催化剂初始转化率(22.6%)低,但其单烯烃选择性(83.9%)比后者(73.6%)高。     

纳米Al_2O_3对刚玉质浇注料性能的影响

为了改善刚玉质浇注料的强度和抗热震性能,以板状刚玉、富铝尖晶石粉、活性α-Al_2O_3微粉、ρ-Al_2O_3微粉、铝酸钙水泥(CA670)和纳米Al_2O_3为主要原料,研究了引入不同量纳米Al_2O_3(外加质量分数分别为0、1%、2%和3%)对刚玉质浇注料显微结构及其性能的影响。结果表明:纳米Al_2O_3的加入促进试样中温下CA2相的生成和较低温度(1 300℃)下CA6相的形成;引入的纳米Al_2O_3与水泥中的CaO反应生成片状的CA6相在基质结构内部交叉穿插,减小了颗粒间的间隙;随着纳米Al_2O_3加入量的增加,浇注料的需水量和显气孔率逐渐增加,常温抗折强度、耐压强度和高温抗折强度先增加后降低;试样经5次热震循环后,未添加纳米Al_2O_3试样的弹性模量衰减幅度最大,且添加纳米Al_2O_3试样的弹性模量衰减幅度明显小于未添加纳米Al_2O_3试样的。综合考虑刚玉质浇注料的各项性能,纳米Al_2O_3的适合加入量(w)为2%。