20wt% SiO2/Al-Mg复合材料的界面反应及其微结构

采用粉末冶金法制备了20wt%SiO2/Al-Mg复合材料。研究了SiO2和基体元素Al,Mg反应机制,研究表明:在原SiO2颗粒内,形成MgAl2O4,MgO,Mg2Si和少量Al和Si。MgAl2O4呈不规则形状,而且MgAl2O4往往和Al相邻;MgO和Mg2Si形成片层状共析体;经620℃烧结30min,SiO2被完全反应掉。反应生成物Si多数被排到Al基体中;原Al-Mg基体中主要物相为:Al,Mg2Si和Si,Mg2Si颗粒的尺寸小于0.2μm。原Al-Mg基体中,单质Mg已不存在,Mg反应形成Mg2Si。     

纳米SiO2/纤维素复合材料的非均相制备及其性能

采用硅酸四乙酯(TEOS)作为无机前聚物,纤维素为有机组分,利用溶胶-凝胶法在非均相乙醇溶液中制备了纳米SiO₂/纤维素复合材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)对复合材料的形貌、结构以及热稳定性进行表征。讨论了SiO₂含量对材料力学性能的影响。研究了主要因素碱催化剂氨水对纤维素与SiO₂复合效果的影响。结果表明,纳米复合材料的弹性模量、拉伸强度随SiO₂含量的增加先增加后减少,质量分数分别为3.1％、10.6％时弹性模量、拉伸强度达到最大。氨水加入量为3.70×10-4 mol/L时,纤维素与SiO₂的复合效果最佳。非均相制备的纳米SiO₂/纤维素复合材料同样也明显提高了纤维素材料的疏水性、热稳定性和力学性能。     

无机纤维增强SiO2气凝胶隔热复合材料的研究进展

SiO_2气凝胶因其独特的纳米孔结构而具有低密度、低热导率等特点,具备成为高效隔热材料的潜力,然而SiO_2气凝胶的力学性能较差,极大地限制了其在隔热领域的应用。采用无机纤维作为增强体,制备的SiO_2气凝胶复合材料同时具有较好的力学和隔热性能,是目前国内外高性能隔热材料的研究热点之一。综述了无机纤维增强SiO_2气凝胶隔热复合材料的制备方法及其研究进展,并展望了其未来发展方向。     

纳米SiO2表面接枝聚合改性及其聚丙烯基复合材料的力学性能

分别用苯乙烯和丙烯酸乙酯对纳米SiO₂进行辐照接枝聚合改性,通过两步熔融共混工艺与聚丙烯(PP)共混制备了SiO₂/PP复合材料。研究了SiO₂添加量和表面接枝不同聚合物的SiO₂对复合材料力学性能的影响。结果表明,接枝改性的SiO₂对PP有较好的增强增韧效果;拉伸断面观察显示复合材料韧性的提高主要由基体剪切屈服所致。对断面上个别较大团聚体分析发现,经辐照接枝聚合改性的纳米粒子团聚体的结构变得更加紧凑、结实,且随粒子表面聚合物的性质不同,团聚体与基体树脂的界面粘结也随之不同,导致其拉伸破坏形状有所差异,但与基体树脂的界面粘结都得到较好的改善。     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

纳米SiO2/尼龙66复合材料的力学性能和热性能

采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出纳米SiO₂/尼龙66复合材料,并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明：复合材料的拉伸强度和弹性模量随纳米SiO₂含量的增加而提高。当SiO₂质量分数为3％时,复合材料的拉伸强度达到最大,增幅为11.2％;当SiO₂质量分数为5％时,弹性模量达到最大, 增幅为30.1％。复合材料的储能模量和玻璃化转变温度较纯尼龙66也有明显提高。差示扫描量热法（DSC）分析显示,纳米SiO₂的加入一方面阻碍了尼龙66的结晶过程,降低了材料的结晶温度;另一方面它又能作为形核剂,增加尼龙66的形核位置,提高形核率。     

SiO2对铝合金熔体直接氧化的影响

本文研究了在高温空气氛中涂覆在Al-Mg-Si合金表面的SiO₂对铝合金直接氧化的影响规律。实验揭示了SiO₂对Al-Mg-Si合金熔体直接氧化生长表面的形态的影响规律,发现SiO₂有助于Al₂O₃/Al复合材料以光滑的方式进行氧化生长,提高了材料的致密度。实验还发现,SiO₂可消减Al-Mg-Si合金熔体直接氧化所需的孕育期,缩短Al₂O₃/Al复合材料的生长时间。     

超临界流体干燥法制备TiO2/ Fe2O3 和TiO2/ Fe2O3/ SiO2 复合纳米粒子及光催化性能

以TiCl₄ 、Fe (NO₃ )₃·9H₂O 和Na₂SiO₃19H₂O 为原料, 采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO₂/ Fe₂O₃ 和TiO₂/ Fe₂O₃/ SiO₂ 复合光催化剂。以光催化降解苯酚对所得催化剂的催化活性进行了评价。结果表明, 纳米TiO₂/ Fe₂O₃ 复合粒子与单组分TiO₂ 比较, 复合粒子光催化活性高于单组分的TiO₂, 6h 苯酚降解率高达95.9 %。SiO₂ 的加入可以抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变, 增强TiO₂ 纳米粒子的热稳定性。复合光催化剂中Fe₂O₃ 最佳掺入量为0.06 %, SiO₂ 最佳掺入量为10 %(摩尔分数) 。并用XRD、TEM 和FTIR 等手段进行了表征。TiO₂ 以锐钛矿型形式存在, SiO₂ 以无定性形式存在。比较了不同制备方法制得的TiO₂/ Fe₂O₃ 复合光催化剂, 得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小、比表面积大、分散性好、光催化活性高等特点。采用超临界流体干燥可直接得锐钛型纳米复合光催化剂。     

SiO2空心微球复合材料力学性能的实验研究

本文对三种不同密度的SiO₂空心微球/环氧树脂复合材料进行了静态压缩性能的实验测定和断口形貌分析,并对其结构形态与破坏过程作了微观适时观察.实验是在Instron材料试验机和带加载台的扫描电镜上进行的.除测得上述材料的弹性常数和抗压强度外,还根据微观观察的结果,对三种材料在压缩载荷作用下不同的破坏形态、变形特点、粘结强度和破坏模式等进行了初步分析和讨论.     

热处理温度对复合SiO2隔热多孔陶瓷材料性能的影响

以SiO_2微粉、SiO_2气凝胶、石英纤维为主要原料,通过改变原料配比,采用半干法成型制备了SiO_2复合隔热多孔材料,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法,研究了不同烧结温度(400~1000℃)对复合SiO_2隔热多孔陶瓷的物相组织、显微结构及物理性能的影响。结果表明当烧结温度升高至800℃时,试样保持着最佳的综合性能:其显气孔率为43.33%、体积密度为1.22g/cm3、抗折强度为2.05MPa、耐压强度为17.30 MPa,试样中均匀分布着大量呈球型、孤立的亚微米级气孔。     

热挤压态SiCP-LY12复合材料的超塑性变形

未经任何热处理的热挤压态SiC_P-LY12复合材料在基体固相点附近获得超塑性变形,在温度495～510C、应变速率2×10-4s-1时,终断延伸率大于150%。对试验数据的分析表明,在前述变形参数范围内,复合材料的变形机制发生了变化,使终断延伸率显著升高,但复合材料超塑性变形过程的应变速率敏感性指数(m)在同一温度下的m值随应变速率降低而逐渐增大,其最高值并未对应于最大延伸率;同时,应力-应变曲线在通常的动态再结晶阶段后出现一个独特的应变硬化阶段,直至最终断裂。微结构观察发现,变形初期复合材料即发生动态再结晶,据此推测,前述异常硬化阶段可能与再结晶组织的长大有关。另一方面,SiC_P-Al界面在变形过程中严重弱化,成为裂纹优先扩展的路径,不利于获得高的延伸率。     

高分子磁体/ TiO2复合缩波材料的电磁性能

研究了在100 MHz～1800 MHz 的高频、微波下, 高分子磁体/ TiO₂( 简称OPM/ TiO₂ ) 复合缩波材料的电磁参数变化。研究表明: 丙烯酸改性的OPM/ TiO₂ 复合缩波材料有效地提高其介电常数, 降低介电损耗和磁损耗,而60Co-r 辐照的OPM/ TiO₂ 材料却显著地提高其磁导率及介电常数, 但材料的磁损耗和介电损耗基本不变, 因此,OPM/ TiO₂ 作为一种用于缩小电子器件及天线几何尺寸的复合缩波材料, 对高频, 微波通信、宇航和计算机有重要的理论和应用价值。      

Al2O3/含铈中锰钢界面CeAlO3生长动力学

本文在理论分析和界面结构研究的基础上,在Al₂O₃/含铈中锰钢系建立了界面反应产物CeAlO₃层的生长模型,得出CeAlO₃层厚度S与时间t的关系遵循抛物线规律。实验结果与理论模型和规律相一致。      

酞菁镍与Fe3O4纳米粒子的复合机理及复合粒子的结构模型

分析了酞菁镍(NiPc)与Fe₃O₄纳米粒子的复合过程,提出了其复合机理。研究并建立了NiPc-Fe₃O₄纳米复合粒子的结构模型。      

Al2O3短纤维/Al-12Si复合材料启裂特征的TEM原位观察研究

利用挤压铸造法制备了Al₂O₃(15%)/Al-12Si复合材料,并采用透射电镜动态拉伸技术对复合材料的裂纹形成及微观断裂过程进行了原位观察,发现该复合材料的纤维/基体界面是破坏路径之一,并发现了纤维中裂纹形成及扩展至完全破坏的现象.     

SiCW/Zn-22Al复合材料的超塑性

对低压浸渗、挤压比为10∶1的热挤压以及固溶处理制备的15vol％SiC_W/Zn-22Al复合材料的超塑性进行了研究。研究表明:在温度为658 K、初始应变速率为6.67×10-2s-1的拉伸变形条件下,其伸长率为150%,应变速率敏感指数m值约为0.33。     

SiC-ZrO_2纳米颗粒协同强韧化MOSi_2陶瓷的组织与性能

通过热压烧结制备SiC-ZrO_2/MoSi_2复相陶瓷以及对比试样MoSi_2、ZrO_2/MoSi_2、SiC/MoSi_2陶瓷,利用X射线衍射仪、透射电镜以及力学性能测试仪器等对材料组织和力学性能进行了研究。结果表明:纳米ZrO_2、SiC颗粒的加入可以有效细化MoSi_2基体晶粒,纳米ZrO_2、SiC颗粒协同作用更有利于提高MoSi_2基陶瓷的抗弯强度和断裂韧性,协同相中纳米SiC颗粒细化和强化MoSi_2基体的效果要好于纳米ZrO_2颗粒;20 vol%SiC+10 vol%ZrO_2+MoSi_2复相陶瓷抗弯强度是MoSi_2的3.8倍,断裂韧度是MoSi_2的2.4倍;在复相陶瓷基体以及粒子周围存在不同特征的位错组态,ZrO_2可以依靠自身相变的体积效应向基体泵入或输送位错,钉扎位错的第二相粒子包括SiC粒子和未相变的ZrO_2小粒子,弥散相特别是晶内型SiC和ZrO_2粒子对复相陶瓷位错的钉扎作用明显。     

SiCw/Al复合材料的一种界面结构

应用透射电镜技术研究了用高压凝固铸造法(Squeeze casting)制备的碳化硅晶须增强铝(SiCw/Al)复合材料界面两侧晶须与基体的位向关系。结果表明,碳化硅晶须与基体铝之间至少存在一种匹配关系,这种关系是:<110>_SiC//<110>_Al,<111>_SiC//<100>_Al(约差4°)。由此提出了SiCw/Al复合材料的半共格界面结构模型。      

助溶剂驱使溶胶-凝胶化SiO_2/聚丙烯酸酯复合涂层

采用助溶剂和硅烷偶联剂(Z-6040)对碱性硅溶胶进行复合改性后添加到聚丙烯酸酯乳液中制备SiO2/聚丙烯酸酯杂合乳液(Si/PAE),分别考查助溶剂的种类和用量对硅溶胶的溶胶-凝胶化(sol-gel)反应及复合涂层综合性能的影响,结果发现:异丙醇是合适的助溶剂,其最佳添加量为硅溶胶质量的10%。TEM测试和纳米粒径分析发现:助溶剂可以提高无机硅颗粒在杂合乳液中的分散能力,降低Si/PAE的平均粒径。傅里叶红外光谱(FT-IR)和原子力显微镜(AFM)分析说明:Si/PAE乳液在成膜过程中,助溶剂可驱使硅溶胶发生sol-gel反应,并在涂层表面富集含硅聚合物,Si/PAE的涂层结构平整且致密。TGA分析发现:Si/PAE涂层具有较好的热稳定性。