水热法制备稳定氧化锆纳米粉体

目的制备分散性好、粒径分布窄的稳定氧化锆纳米粉体。方法采用水热法制备氧化锆纳米粉体,考察水热时间、p H值、温度和有机添加剂丙三醇,对氧化锆粉体颗粒粒径、结晶度及稳定性的影响。通过XRD和SEM分析技术对不同条件下制备的样品进行表征。结果结晶度随着水热反应温度的升高而提高,形核速率在250℃时快速增加,粒径在150~250℃出现先长大后减小的规律。反应溶液的p H值影响样品的结晶度,通过调节溶液p H值可以减小粉体颗粒之间的团聚,改善粉体的分散性。水热反应进程越充分,样品的平均粒径越大。加丙三醇后,在反应条件为200℃、p H=10、t=12 h时制备钇掺杂量3%的氧化锆粉体,于1000℃煅烧12 h,得到分散性好、粒径分布窄的单立方相纳米氧化锆粉体颗粒。结论通过设定水热法反应温度、p H值、时间,可以制备粒径可控的稳定氧化锆纳米粉体,且钇掺杂可有效提高氧化锆的稳定性。加入丙三醇可以有效地改善粉体的分散性和稳定性,煅烧稳定氧化锆纳米粉体可以有效减小粉体粒径分布和提高粉体的结晶度。     

溶胶-凝胶伴随相分离法制备钇稳定氧化锆多孔块体

以氯氧化锆(ZrOCl2·8H2O)为锆源前驱体、氯化钇(YCl3·6H2O)为钇源前驱体、聚氧乙烯(PEO,Mw=1×106)为相分离诱导剂、环氧丙烷(PO)为凝胶促进剂、甲酰胺(FA)为干燥控制化学添加剂,采用溶胶-凝胶伴随相分离法制备出钇稳定氧化锆多孔块体。结果表明:PEO能诱导体系发生相分离,并获得骨架共连续、孔径大小可控的多孔块体;不同温度热处理,样品都能够保持四方相,表明钇对氧化锆起到了稳定的作用。     

不同锆源对聚丙烯酰胺凝胶法制备氧化锆纳米粉体的影响

采用聚丙烯酰胺凝胶法,分别以氧氯化锆、硫酸锆和硝酸氧锆为锆源制备ZrO2纳米粉体,利用热重-差热同步分析仪(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM) 分别对凝胶的热分解过程及氧化锆粉体的物相组成和形貌进行分析和表征,研究了不同锆源对聚丙烯酰胺凝胶法所制备的ZrO2纳米粉体相转变、物相组成及粉体形貌的影响。结果表明,锆盐影响聚丙烯酰胺凝胶的热分解完全温度,以硝酸氧锆为前驱体制得的凝胶热分解完全温度最低,约为530 ℃,以硫酸锆和氧氯化锆为前驱体制得的凝胶热分解完全温度分别为573 ℃和580 ℃。锆盐影响氧化锆的晶化温度,但氧化锆的相转变过程相似,均是由无定型氧化锆转变为四方相氧化锆,并在900 ℃时完全转变为单斜相氧化锆。氧化锆的晶化温度越高,平均粒径越小,团聚程度越高,以上述三种锆源为前驱体均可制备出近似球形的纳米氧化锆粉体,粉体粒径分布在52~97.4 nm范围内。     

球形氧化锆及氧化锆/镍复合粉体的制备

采用化学沉淀法分别制备球形氧化锆及镍/氧化锆复合微球粉体。考察加料速度、加料方式和反应器结构等因素对粒径分布、结晶状态及形貌的影响,初步得到优化工艺条件,并在优化条件下制得粒径分布均匀的球形氧化锆粉体和镍包裹氧化锆复合粉体。利用扫描电镜、能谱及X射线衍射仪分别对前驱体及热处理产物的形貌和物相进行分析,利用激光粒度分析仪检测球形氧化锆前驱体的粒径分布。研究表明,采用化学沉淀法,通过优化制备工艺条件,可以制备粒径分布较均匀的球形氧化锆粉体;利用非均相化学沉淀包裹技术制备的金属镍包裹氧化锆微球粉体,球形氧化锆颗粒表面作为异相成核的场所,通过控制颗粒浓度、加料速度以及添加表面活性剂等工艺条件,可以调控包裹层厚度、表面均匀度以及表面裂纹等。     

纳米氧化锆粉末的制备与微观形貌

以锆的无机盐ZrOCl2·8H2O为前驱体,以氨水为沉淀剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化锆.凝胶经干燥后,在流动氮气气氛或静态空气气氛中,在不同温度下进行热处理.采用激光粒度仪、综合热分析仪和X射线衍射仪对所制备的粉末进行表征.讨论干燥方式和热处理温度对粒径的影响.结果表明:相同温度下醇凝胶流动氮气条件下所制氧化锆粒径、比表面积优于水凝胶在静态空气下所制氧化锆;随着热处理温度地升高,颗粒粒径相应增大,比表面积则相应减小.     

碳氢协同还原-碳化法制备纳米WC粉的工艺及机理研究

针对传统还原-碳化工艺中WC粉颗粒的长大问题,采用碳氢协同还原-碳化法制备纳米级球形WC粉,研究前驱体配碳比和反应温度对WC粉性能的影响。结果表明,WC的碳含量与前驱体的配碳比密切相关,最佳配碳比（即n(C)/n(W)值）为3.6。W向WC的转变具有结构遗传性,WC的平均粒径与还原温度和碳化温度密切相关。随着还原温度由680 ℃升高至800 ℃,还原水蒸气与碳反应生成CO和H2,显著降低体系中水蒸气的分压,从而抑制中间产物W颗粒的挥发-沉积长大,WC的平均粒径随还原温度升高而减小。碳化过程中的高温促进WC颗粒的晶界迁移和纳米W颗粒之间的烧结合并长大,WC的平均粒径随碳化温度的升高而增大。n(C)/n(W)为3.6的前驱体粉末经800 ℃还原和1100 ℃碳化后,得到平均粒径为87.3 nm的球形WC粉。     

氧化锆纳米陶瓷素坯成型研究

用化学共沉淀法制备了8nm的氧化钇稳定四方氧化锆（Y-TZP）陶瓷粉体,并对用先凝胶注模成型后加压致密的方法来制备Y-TZP纳米陶瓷作了初步研究。结果表明,通过这种成型方法,可以获得相对密度达53％、平均气孔为3nm的ZrO2（3Y）素坯,坯体可在较低的温度下无压烧结致密化,在1250℃烧结2h致密度可达99％。     

水热法批量制备粒径可控SnO2纳米粉体（英文）

以SnCl4·5H2O为前驱体、NH3·H2O为矿化剂,通过水热还原技术制备平均粒径在5～30nm的SnO2纳米粉末。系统研究小批量生产(1kg/批)条件下,工艺条件包括溶液浓度、反应温度、压力、时间和pH值对SnO2粒径、形貌和晶型的影响,并采用XRD、TEM等测试手段对样品进行表征。结果表明,在保持SnO2粉末晶型和形貌不变的前提下,通过调节反应温度、反应时间等工艺参数,粉末的粒径尺寸可以有效地控制在5～30nm范围内。不同于之前的报道,SnO2粒径尺寸随着反应时间(反应温度)的变化存在新的变化趋势,并推测解释了此晶粒异常生长的机理。     

WC-Co复合粉形貌遗传特性及粒度分布研究

以偏钨酸铵、可溶钴盐、有机碳为原料,经喷雾转化、煅烧、低温还原碳化制备WC-Co复合粉。对前驱体、复合粉物相组成、WC晶粒度、微观形貌、平均粒度及分布进行研究。结果表明:复合粉由WC和Co两相组成,WC晶粒度约为60 nm;前驱体粉末呈空壳球形结构,部分颗粒破裂;经煅烧后,形貌未发生明显变化;再经还原碳化处理,颗粒表面产生大量孔隙,形貌与前驱体相似,具有很好的形貌结构遗传特性;复合粉平均粒度比前驱体略有减小且粒度分布更窄;溶液浓度、给料速度越大,离心转速越小,则平均粒度越大;进气温度对粒度影响很小。     

碳氢协同还原-碳化法制备纳米WC粉的工艺及机理

针对传统还原-碳化工艺中WC粉颗粒长大的问题,采用碳氢协同还原-碳化法制备纳米级球形WC粉,研究了前驱体配碳比和反应温度对WC粉性能的影响。结果表明,WC粉的碳含量与前驱体的配碳比密切相关,最佳配碳比(即n(C)/n(W)值)为3.6。W转变为WC具有结构遗传性,WC粉的平均粒径与还原温度和碳化温度密切相关。随着还原温度由680℃升高至800℃,还原水蒸气与碳反应生成CO和H_2,显著降低体系中水蒸气的分压,从而抑制中间产物W颗粒的挥发-沉积长大,WC粉的平均粒径随还原温度升高而减小。碳化过程中的高温促进WC颗粒的晶界迁移和纳米W颗粒之间的烧结合并长大,WC粉的平均粒径随碳化温度的升高而增大。n(C)/n(W)为3.6的前驱体粉末经800℃还原和1100℃碳化后,得到平均粒径为87.3 nm的球形WC粉。     

缓冲溶液沉淀法制备氧化镁稳定氧化锆纳米粉体

以ZrOCl_2·8H_2O、MgCl_2为原料,NH_3·H_2O为沉淀剂,采用缓冲溶液沉淀法制备MgO-ZrO_2前驱体粉体.通过差热分析、X射线衍射、透射电镜等对所得粉体进行测定分析.结果表明:获得了粒径10～20 nm淡黄色氧化镁稳定的氧化锆陶瓷(MgO-ZrO_2)粉体.在稳定剂浓度为10 mol/L时,可获得纯的四方相氧化锆纳米粒子,有望用于口腔齿科材料中.     

氧化钇稳定立方晶型氧化锆增强钨基合金制备工艺及性能

采用共沸蒸馏法结合粉末冶金法制备了氧化钇稳定立方晶型氧化锆增强钨基合金(W-3.0 mass%YSCZ)。利用XRD、SEM、EDS、TEM等检测手段对合金制备过程中不同阶段材料组织、形貌及微观结构进行了分析与表征,测定了复合钨粉的粒度、钨合金的密度、显微硬度、磨损性能及动态压缩性能。结果表明:p H值对前驱体粉体的粒度有显著影响,p H=2的初始溶液制得的前驱体粉体粒径细小,随着初始溶液的p H值增大,复合粉末粒径逐渐增加;p H=2的初始溶液制得的前驱体粉经550℃×4 h煅烧后得到粒径为40~60 nm煅烧粉体,再经750℃×2 h+900℃×4 h氢气还原后得到尺寸为35~50 nm的钨与ZrO_2-Y2O3构成的近球形纳米级复合粉末;制得的钨合金中的ZrO_2为立方晶型,表明常温下Y2O3对ZrO_2晶型起到了稳定作用;ZrO_2-Y_2O_3颗粒对钨晶粒具有明显的细化作用,获得的钨晶粒粒径为3~6μm;钨基合金相对密度达90.9%,抗压强度达到1009 MPa,耐磨性较纯钨提高了约18.7%。     

溶胶-喷雾干燥W-Cu前驱体粉末煅烧过程中的相变

采用溶胶-喷雾干燥法制备不同铜含量的W-Cu前驱体粉末,前驱体粉末分别在400、600和800℃各煅烧90min,运用XRD和SEM等手段对煅烧前后复合粉末的相组成和显微形貌进行分析,研究前驱体粉末在煅烧过程中的相变行为。结果表明:前驱体粉末在煅烧过程中发生一系列的分解和化合反应,随着煅烧温度的升高,粉末的相组成、颗粒形貌和尺寸发生明显变化,对W-30%Cu(质量分数)合金,在400℃煅烧后,复合粉末由WO3、CuO和CuWO4组成,粉末颗粒大多呈立方结构,大小为200～400nm;在600℃煅烧后,复合粉末由CuO和CuWO4组成,粉末颗粒大多呈短棒状结构,大小为400～500nm;在800℃煅烧后,复合粉末由CuO、CuWO4和Cu3WO6组成,粉末颗粒大小为3～4μm;前驱体粉末中铜含量对煅烧后复合粉末的相组成也存在较大影响,铜含量越多,越容易生成复合氧化物。     

乳浊液和均匀沉淀结合法制备球形纳米ZrO2(Y2O3)粉末

采用二甲苯为油相,span-80为表面活性剂,Zr(NO3)4(3Y)的水溶液为水相的W/O乳浊液和草酸二甲酯均匀沉淀结合法制备四方相ZrO2(3Y)纳米粉。用热重差热法、X射线衍射仪、透射电镜、比表面积分析等手段对粉末及其前驱体进行分析和表征。结果表明:采用乳浊液与均匀沉淀结合法所制得的ZrO2纳米粉具有产率高、球形和分散性好等特点。在制备过程中,锆盐溶液的浓度、水浴反应温度和草酸二甲酯的含量对产物的平均粒径具有规律性的影响。     

热处理制度对氧化锆纤维布组织的影响

采用前驱体浸渍转化法制备氧化锆纤维布制品,利用X射线衍射和扫描电镜研究制备过程热处理制度对样品组织结构的影响。结果表明：氧化锆纤维布制品具有与前驱体纤维布相同的物理形貌,其单根纤维光滑饱满,直径约为5～8μm;组成纤维布的主晶相为t-ZrO2,平均晶粒粒径约为15～30 nm;降低烧结温度、加快升温和冷却速率,均有利于细化晶粒,减少次物相m-ZrO2和c-ZrO2的产生,但在一定程度上降低制品的致密度。     

纯相YAG纳米粉体的醇盐法合成及催化剂对合成的影响

以烷氧基金属化合物为原料，乙酸为催化剂，采用金属醇盐法制备了YAG前驱体粉体，在不同温度下焙烧，得到了YAG纳米粉体，并改变乙酸与水的用量以及醇盐溶液浓度，初步探讨了催化剂及醇盐溶液浓度对合成纯相YAG粉体的影响。主要采用X射线衍射（XRD）对这些粉体进行了物相分析，并利用透射电子显微镜（TEM）对粉体进行了形貌观察。结果表明，当钇、铝2种醇盐溶液浓度比为1：2、乙酸与水的摩尔比为10：1时，在1100℃焙烧得到了纯相YAG纳米粉体。粉体分散性较好，颗粒粒径在50～80nm，大致呈球状。     

pH值对Bi-YIG纳米颗粒尺寸的影响

用共沉淀法制备了铋掺杂的钇铁石榴石(Bi-YIG)纳米颗粒.选择pH值分别为9,10,11和12进行沉淀.通过透射电镜(TEM)观察纳米颗粒的大小、分布,以及前驱体的结构,发现颗粒的尺寸随着pH值的增大而减小,当pH为12时达到最小,粒径在10 nm左右;前驱体的结构在pH值等于9,10和11时成网络状,并随着pH值的增大网络越来越连续,当pH值等于12时前驱体为一个个分散的颗粒.通过对前驱体结构的分析,分别从热力动力学和胶体化学两方面推测了pH值对颗粒大小及尺寸影响的机理.对不同pH值下制备的Bi-YIG纳米颗粒做了X射线衍射(XRD),并分析了pH值对石榴石相合成的影响.     

pH值对Bi-YIG纳米颗粒尺寸的影响

用共沉淀法制备了铋掺杂的钇铁石榴石(Bi-YIG)纳米颗粒.选择pH值分别为9,10,11和12进行沉淀.通过透射电镜(TEM)观察纳米颗粒的大小、分布,以及前驱体的结构,发现颗粒的尺寸随着pH值的增大而减小,当pH为12时达到最小,粒径在10 nm左右;前驱体的结构在pH值等于9,10和11时成网络状,并随着pH值的增大网络越来越连续,当pH值等于12时前驱体为一个个分散的颗粒.通过对前驱体结构的分析,分别从热力动力学和胶体化学两方面推测了pH值对颗粒大小及尺寸影响的机理.对不同pH值下制备的Bi-YIG纳米颗粒做了X射线衍射(XRD),并分析了pH值对石榴石相合成的影响.     

醋酸钙在制备四方-ZrO_2(3Y)纳米晶中的作用

以ZrOCl_2·8H_2O、YCl_3的水溶液与NH_4OH共沉淀法生成的高度无定形水合氢氧化锆(钇)为前驱物,加入醋酸钙等矿化剂以水热法制备纳米ZrO_2(3Y) 粉体.采用XRD、TEM、BET等分析技术对合成纳米粉体的相组成,粒子大小和形貌进行了表征.结果表明:在醋酸钙矿化剂存在条件下,水热合成的ZrO_2(3Y) 纳米晶体无需高温煅烧即可得四方相结构ZrO_2,晶粒尺寸dTEM为5 nm,而且结晶完全、颗粒均匀、团聚很小.     

烧结多孔Cu-Zn合金的脱合金行为

采用粉末冶金工艺制备微米多孔Cu-Zn合金前驱体,进而脱合金制备微纳米多孔铜。首先研究了烧结温度对前驱体合金微观结构的影响,然后对比了不同前驱体在不同浓度盐酸溶液中脱合金后的相组成和微观形貌,最后分析了前驱体合金在脱合金过程中的电化学行为。结果表明,以粉末冶金法与脱合金法相结合,可制备出微纳米双级多孔铜。不同烧结温度会造成前驱体合金的物相含量和孔结构发生变化,进而造成其脱合金过程的显著差异。Cu_(30)Zn_(70)前驱体包含Cu_5Zn_8与CuZn_5两相,脱合金时CuZn_5相优先被腐蚀;而Cu_(50)Zn_(50)前驱体仅含CuZn相,腐蚀速率更慢。在0.1mol/L腐蚀液中,试样不能完全脱合金;腐蚀液浓度增大至0.5 mol/L时,前驱体中的Zn完全脱去,微米级韧带由纳米多孔结构构成,其微米孔孔径为3.02～3.68μm,纳米孔孔径为157～183 nm。