基于磁过滤技术的热障涂层表面Al2O3 覆盖层抗CMAS腐蚀性能

为了提高热障涂层（TBC）的抗沉积物（主要成分为CaO、MgO、Al₂O₃和SiO₂,简称CMAS）腐蚀性能,采用磁过滤阴极真空电弧（FCVA）技术在TBC表面上制备了致密的Al₂O₃覆盖层,比较和分析了Al₂O₃改性TBC和沉积态TBC的润湿行为和抗CMAS腐蚀性能。结果表明：使用FCVA技术制备Al₂O₃覆盖层的过程对7%（质量分数）氧化钇稳定的氧化锆（7YSZ）相的结构无明显影响,且经Al₂O₃改性的TBC综合性能均优于沉积态TBC。在1250 ℃、CMAS腐蚀条件下,Al₂O₃覆盖层有效地限制了熔融CMAS在TBC表面上的扩散行为。同时,Al₂O₃填充了7YSZ柱状晶之间的间隔并且阻碍了熔融CMAS的渗透,证明了FCVA可作为一种制备Al₂O₃涂层的新方法以提高TBC的抗CMAS腐蚀性能,且Al₂O₃涂层及其制备过程对TBC的热震性能均无消极影响。     

BN/Al2O3 复合粉末及其聚合物基复合材料的制备与导热性能

采用固-液相共混法制备了多种BN/Al₂O₃复合粉末,通过冻融法和表面修饰法对BN进行了改性处理,改变表面修饰剂类型和摩尔比得到了前驱体和烧结态BN/Al₂O₃复合粉末,并利用机械混合法制备了聚合物基BN/Al₂O₃复合材料,并测试分析了其导热性能。结果表明,经冻融处理的BN分散性和界面相容性明显优于未经冻融处理的BN。多巴胺对BN的改性效果优于聚乙二醇。采用多巴胺作为表面修饰剂且BN与Al(NO₃)₃的摩尔比为1:1时,能够得到纳米Al₂O₃均匀包覆的微米BN粉末,即BN/Al₂O₃微纳复合粉末,其聚合物基复合材料的导热系数可达0.62 W·m^-1·K^-1,是纯聚合物导热系数的3倍,是采用纯微米BN粉末制备的聚合物基复合材料导热系数的1.5倍。在BN表面附着的Al₂O₃可以形成层状热传导通道,能够有效提高聚合物基BN/Al₂O₃复合材料的热导率。     

原子层沉积Al2O3 保护层氢终端金刚石MISFETs的电学特性

研究了Zr-Si-N氢终端金刚石（H-diamond）绝缘栅场效应晶体管（MISFET）在有无Al₂O₃保护层情况下的电学特性。分别采用原子层沉积法（ALD）和射频溅射法（RF）制备了Al₂O₃保护层和Zr-Si-N栅介质层。MISFETs的转移特性曲线表明,其栅阈值电压在有无Al₂O₃保护的情况下从-2.5 V变化到3 V,表明器件从常关型转换为常开型。输出和转移特性曲线揭示了氧化铝的存在保护了氢终端,使其免受磁控溅射过程的损伤。     

γ-TiAl合金表面Al2O3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能研究

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al₂O₃/Al复合涂层。在850 °C下、 100 wt.% Na₂SO₄熔盐中观测Al₂O₃/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al₂O₃/Al复合涂层具备由Al₂O₃表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al₂O₃,TiO₂和TiAl₃。致密的Al₂O₃/Al复合涂层有效地抑制了O_2-,S_-和Na₊对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al₂O₃/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

Ar/N2-Ar共溅射Ti掺杂对Ta2O5 涂层光学和力学性能的影响

为了探索Ar/N₂-Ar共溅射Ti掺杂对Ta₂O₅涂层光学性能和力学性能的影响,采用射频和直流磁控共溅射技术在玻璃基底表面制备了Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征了Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层的微观结构和表面形貌;通过紫外可见分光光度计测试了涂层的光学参数;采用纳米压痕仪测试了涂层的硬度和杨氏模量。XRD测试结果表明,Ta₂O₅、N₂-Ta₂O₅、Ti-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层主要以Ta₂O₅为主体的非晶相结构组成。SEM和AFM结果显示,沉积在玻璃基底上的涂层未出现大面积空隙,溅射粒子在基底表面均匀堆积生长,并且涂层沉积厚度基本一致,厚度误差在5%以内。分别引入N₂和Ti及N₂-Ti共掺杂,均可降低Ta₂O₅涂层的粗糙度。光学测试结果表明,分别引入N₂和Ti元素,可以提高Ta₂O₅涂层的平均透射率至81%以上,而N₂-Ti共掺杂制备的N₂-Ti-Ta₂O₅涂层平均透射率降低。力学测试结果显示,与Ta₂O₅涂层对比,N₂-Ta₂O₅和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层的硬度显著增大,Ti-Ta₂O₅涂层硬度基本一致。弹性指数（H/E）和塑性指数（H³/E²）表明,N₂-Ta₂O₅涂层和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层具备更好的断裂韧性和抗塑性变形能力。在玻璃表面制备Ta₂O₅掺杂N₂和Ti元素的涂层,可以实现以N₂-Ta₂O₅涂层和N₂-Ti-Ta₂O₅涂层为代表的、同时具备优异光学性能和力学性能的多功能涂层。     

三元共晶成分Al2O3/YAG/ZrO2粉体及陶瓷的制备与组织性能研究

本文采用醇水共沉淀法制备了三元共晶成分Al₂O₃/YAG/ZrO₂粉体,在600-1350_oC温度范围煅烧后研究其物相转变过程。经1300_oC煅烧后Al₂O₃/YAG/ZrO₂共晶成分粉体的物相由α-Al₂O₃、c-ZrO₂和YAG构成,且具有α-Al₂O₃相包裹c-ZrO₂相的特殊结构。将煅烧粉体在1550_oC下热压烧结,制备具有内晶型结构的共晶成分Al₂O₃/YAG/ZrO₂复相陶瓷,其致密度、室温抗弯强度、断裂韧性和高温(1000_oC)抗弯强度分别为98.8%、420 MPa、3.69 MPa.m_1/2和464 MPa,并对复相陶瓷组织结构的形成机理进行了探讨。     

Al2O3/Ti2AlN复合材料在900℃,1000℃和1100℃空气中的氧化行为

利用综合热分析仪、背散射扫描电镜(BSE)和能谱分析(EDS)对Al₂O₃/Ti₂AlN复合材料在900 ℃,1 000 ℃和1 100 ℃/20 h空气中连续氧化20h后的氧化增重及氧化层截面进行了研究。结果表明：Al₂O₃/Ti₂AlN复合材料在空气中的氧化行为符合抛物线规律,在900 ℃,1 000 ℃和1 100 ℃/20 h氧化增重分别为2.78×10_-2 kg/m₂、10.4 ×10_-2 kg/m₂、21.9 ×10_-2 kg/m₂,抛物线速率常数相应为1.08×10_-8 kg₂/m₄s、1.44×10_-7 kg₂/m₄s、6.56×10_-7 kg₂/m₄s,氧化激活能为274 kJ/mol。氧化层主要由TiO₂和Al₂O₃组成的,连续的Al₂O₃次外层可以提高其抗氧化性能。氧化层结构的改变是由于氧化温度对Ti₄₊、Al₃₊由基体表面向外扩散和O_2-向内扩散的影响,以及TiO₂和Al₂O₃在不同温度下的形核生长速率导致的。对Al₂O₃/Ti₂AlN而言,控制材料与氧化气氛的界面是提高该材料抗氧化性能的关键。     

Al2O3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响研究

为了研究添加Al₂O₃微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al₂O₃微粉电解液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al₂O₃表面电荷,讨论了掺杂改性机理。结果表明,加入Al₂O₃微粉后,氧化电压随Al₂O₃添加量增加先增加后降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO₄等相组成。     

Fe2O3-CaO-TiO2 体系下铁酸钙的合成过程及TiO2 和CaTiO3 的影响

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO₂还是TiO₂和CaO形成的CaTiO₃影响,首先利用Fe₂O₃和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO₂和CaTiO₃对钛铁酸钙 （FCT） 形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023~1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段：前一阶段为1023~1223 K温度范围内Fe₂O₃与CaO之间的反应,合成产物为Ca₂Fe₂O₅,反应方程式为“Fe₂O₃(s)+ 2CaO(s)= Ca₂Fe₂O₅(s)”;后一阶段为1223~1423 K温度范围内Ca₂Fe₂O₅和Fe₂O₃的反应,主要产物为CaFe₂O₄,反应为“Ca₂Fe₂O₅(s)+ Fe₂O₃(s)= 2CaFe₂O₄(s)”,该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO₃显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO₂与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO₃和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO₃中固溶形成的,主要反应是“Fe₂O₃+CaTiO₃(s)=FCT(s)”。     

Al2O3-C耐火材料抗氧化性研究进展

    综述了目前改善Al2O₃ -C耐火材料抗氧化性的三种方法：添加抗氧化剂法、浸渍氧化抑制剂法和表面涂层法;分析了常用抗氧化添加剂在Al₂O₃-C耐火材料中作用机理,展望了提高Al₂O₃ -C耐火材料抗氧化性的研究方向.     

载体中ZrO2/Al2O3比对Pt/ZrO2-Al2O3催化剂性能的影响

相比汽油车而言,柴油车具有高效、低油耗的优势已得到广泛应用。本实验以ZrO₂作为改性剂,探究了ZrO₂与Al₂O₃的质量比对催化剂的影响。研究结果表明：随着ZrO₂的加入,Pt粒子先减小后增大;Pt粒子与载体的交互作用先增大后减小。活性实验数据分析表明,ZrO₂的最佳添加量为40 wt%,CO和C₃H₆完全氧化温度分别降低20 _oC 、25 _oC。贵金属在催化剂的分散度以及贵金属与载体的相互作用随着ZrO₂与Al₂O₃质量比的变化而变化。Pt粒子越小,其与载体的交互作用越强,这表明催化剂性能越强。     

Self-propagating high-temperature synthesis with post-heat treatment of La1−xSrxFeO3 (x = 0–1) perovskite as catalyst for soot combustion

La_1−xSr_xFeO₃ (x = 0–1) perovskite, Sr-substituted LaFeO₃, was prepared by Self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and its catalytic activity for soot combustion was experimentally examined in comparison with that of a conventional Pt/Al₂O₃ catalyst. The products were also characterized by XRD, FE-SEM, and BET specific surface area. The XRD analysis revealed that all the products had a perovskite phase as the major compound, together with intermediate phases with higher x values (x = 0.7–1). The BET specific surface area of the products increased with x. Moreover, the catalytic activity for soot combustion also increased with x, wherein the BET specific surface area appeared an appropriate index for explaining the observed activity. The sample with x = 0.8 exhibited the highest activity for soot combustion among all the SHS products. The soot combustion temperature of this product was as much as 100 °C lower than that of non-catalytic soot combustion. In other words, it had the same activity as that at only 20 °C higher, in comparison to conventional Pt/Al₂O₃ catalyst. More significantly, average apparent activation energy of sample with x = 0.8 calculated by Friedman method using TG/DTA was approximately 15 kJ/mol lower than that of Pt/Al₂O₃ catalyst. This result suggested that La_1−xSr_xFeO₃ has the possibility to be an alternative catalyst to Pt/Al₂O₃ catalyst.     

The effect of an Al2O3 dispersion on the adhesion of Al2O3 scales on aluminized Co-10% Cr alloys

The beneficial effect of dispersions of reactive-metal oxide particles on the adhesion of Cr₂O₃ and Al₂O₃ scales formed on heat-resisting alloys is wellknown. It has been shown that an Al₂O₃ dispersion in an alloy can improve the adhesion of a Cr₂O₃ scale, and it is of particular interest in assessing the various theoretical proposals for the effect to determine whether such a dispersion can affect the adhesion of an Al₂O₃ scale. In this investigation, a Co–10% Cr–1 % Al alloy was first internally oxidized to form an Al₂O₃ dispersion. This alloy was then aluminized so that on subsequent oxidation an Al₂O₃ scale developed. It was shown that the dispersion did indeed improve the scale adhesion. The implications of this result are discussed.     

Al_2O_3/MoS_2复合涂层的制备及摩擦磨损性能

以大气等离子喷涂工艺制备的Al_2O_3陶瓷涂层为模板,利用陶瓷涂层中存在的孔隙和微裂纹,采用水热反应在其内部原位合成具有润滑特性的MoS_2,制备出Al_2O_3/MoS_2的复合涂层。结果表明,通过水热反应在陶瓷涂层原有的微观缺陷中成功合成了MoS_2,合成的MoS_2固体粉末呈类球形状,并且这球状的粉末是由纳米片层状的MoS_2搭建组成的。摩擦试验结果表明,与纯Al_2O_3涂层相比,复合涂层中由于MoS_2润滑膜的形成,其摩擦因数和磨损率都显著降低,且载荷越大,复合涂层的摩擦性能越好。     

The effect of particle size of alumina dispersions on the oxidation resistance of Ni-Cr alloys

The oxidation behavior of Ni-Cr alloys with various chromium concentrations and particle sizes of a dispersion of 10 vol.% Al₂O₃ was observed in 1 atm of oxygen at 1000°C. This study was intended to determine the critical chromium concentration to form a protective Cr₂O₃ oxide layer for different Al₂O₃ particle sizes. The oxidation rate of Ni-Cr alloys containing 10 vol.% Al₂O₃ followed a parabolic rate law and a Cr₂O₃ protective layer continuously formed when the oxidation rate decreased rapidly. Times to form a continuous and protective Cr₂O₃ layer during the initial oxidation shortened as the size of the dispersion decreased. The critical chromium concentration to form a protective Cr₂O₃ layer in the oxide scale was 69 wt.% and was related strongly to the particle size of the Al₂O₃ dispersion.     

Pd/TiO2/棉花纤维复合催化材料的制备与性能研究

先通过浸渍-提拉法将纳米TiO_2对棉花纤维表面进行修饰,再通过浸渍-NaBH4还原法将Pd纳米颗粒沉积在TiO_2/棉花纤维(TC)表面,制备得到Pd/TiO_2/棉花纤维复合催化材料(PTC)。所制备的复合催化材料用于室温氧化分解甲醛,研究了Pd负载量对催化性能的影响。结果表明,PTC催化材料具有远低于粉末状样品的气阻,此特点对催化材料的实际应用具有非常大的优势;该催化材料能有效室温分解甲醛成CO_2和H_2O。PTC催化材料的催化活性随Pd含量(0.25%～1.0%,质量分数)的增加而增加。鉴于PTC催化材料具有低气阻、轻质、使用灵活的属性和良好催化效率以及载体棉花原料来源广泛、成本低等优点,具有良好的实际应用于室内空气净化和相关催化过程的潜力。     

Preparation of nanometric CeO2–ZrO2–Nd2O3 solid solution and its catalytic performances

A kind of nanometric CeO₂–ZrO₂–Nd₂O₃ (CZN) solid solution for a carrier in the automotive three-way catalysts was synthesized by a coprecipitation method and characterized by means of X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), nitrogen adsorption–desorption (BET), scanning electron microscopy (SEM) and oxygen storage capacity (OSC). For the purpose of comparison, an unincorporated CeO₂–ZrO₂ (CZ) was also synthesized. The XRD measurements disclose the prepared CeO₂–ZrO₂–Nd₂O₃ have a face-centered cubic fluorite structure and nanoparticle sizes. According to the results of XPS, Nd³⁺ ions can enter the CZ lattice and form a homogenous solid solution. Oxygen storage capacity measurements reveal that CeO₂–ZrO₂–Nd₂O₃ display high oxygen mobility at a low temperature. The results of the activity tests show that the catalyst exhibits good three-way catalytic activity and fairly wide range of air-to-fuel ratios.     

Fe2O4催化纤维素水热法制备 Fe2O3/ 碳纳米复合材料

目的在较为温和的条件下制备氧化铁/碳纳米复合材料。方法以纳米Fe3O4粉体为催化剂,水热催化纤维素碳化,并借助扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪对碳化产物进行表征分析。结果获得了粒径约为150 nm的枣核形氧化铁/碳纳米复合材料。结论通过相对温和的水热反应,纤维素被碳化形成了壳核结构的纳米产物,Fe3O4催化剂在反应过程中被氧化并成为壳核结构产物的核心。