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C/C复合材料高温抗氧化涂层的研究现状与展望
李贺军,薛 晖,付前刚,张雨雷,史小红,李克智
2010 Vol. 25 (4): 337343
摘要(
4882 )
PDF(1901KB)(
3794
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C/C复合材料在高温下的氧化严重制约了该材料在航空航天领域的推广应用,涂层技术是目前解决该材料高温易氧化的最佳手段.本文综述了C/C复合材料高温抗氧化技术在玻璃涂层、金属涂层、陶瓷涂层和复合涂层等体系方面的研究现状,总结了C/C复合材料高温抗氧化涂层在传统制备工艺的改善以及新方法的开发等方面取得的研究成果,并提出了C/C复合材料高温抗氧化涂层当前研究中存在的问题和今后潜在的发展方向.
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连续制动条件下碳纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能研究
费 杰,李贺军,付业伟,齐乐华,张雨雷
2010 Vol. 25 (4): 344348
摘要(
3596 )
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1975
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采用湿法工艺制备出一种碳纤维增强纸基摩擦材料,通过惯量试验机研究了长时间连续制动条件下碳纤维增强纸基摩擦材料的摩擦磨损性能变化规律.利用扫描电子显微镜和三维轮廓仪观察磨损表面形貌并分析其磨损机理.结果表明:随着制动次数的增加,摩擦力矩曲线波动现象严重,摩擦系数减小,摩擦表面由于形成了光滑的摩擦膜使磨损率大幅度降低.
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炭/炭复合材料人工髋关节磨损颗粒研究
张磊磊,胡 涛,李贺军,卢锦花,沈学涛,曹伟锋,王 斌
2010 Vol. 25 (4): 349353
摘要(
3071 )
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1828
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分离提取了炭/炭复合材料在髋关节模拟试验机中形成的磨损颗粒. 采用激光粒度仪考察了磨损颗粒的尺寸分布, 借助扫描电镜分析了磨损颗粒的形貌特征, 采用三维轮廓仪检测了磨损颗粒的厚度规律. 结果表明, 炭/炭复合材料磨损颗粒的尺寸分布在0.3~93.9μm之间, 其形貌和厚度依据颗粒尺寸呈现规律性的分布, 大尺寸(>30μm)颗粒基本是破损的碳纤维, 厚度稳定; 中尺寸(3~30μm)颗粒的外形不规则, 边界轮廓复杂, 厚度分布范围广泛; 小尺寸(<3μm)颗粒呈现圆片形或球形, 厚度分布在亚微米级别. 同时根据实验结果, 揭示了炭/炭复合材料磨损颗粒在磨擦过程中的演变过程.
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沸水处理对45S5生物活性玻璃/聚乳酸复合膜性能的影响
周艳玲,高 源,吕昔琴,常 江
2010 Vol. 25 (4): 354358
摘要(
3289 )
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1862
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用十二醇修饰45S5生物活性玻璃粉体,并制备了45S5生物活性玻璃均匀分散的聚乳酸复合膜.将复合膜在沸水中处理20min后,研究了水解处理对复合膜性能的影响.处理之后,复合膜的亲水性得到恢复; 细胞增殖结果显示,水解处理后的复合膜更能促进骨髓干细胞的增殖与分化.尽管沸水处理之后,复合膜的力学强度有所下降,但仍高于未修饰粉体与聚乳酸复合膜的拉伸强度,说明沸水处理不影响无机颗粒在聚乳酸基体中的分布.沸水处理能够在较好保持复合膜力学性能的同时,有效而快速地恢复修饰后复合膜的亲水性,从而更利于骨髓干细胞的增殖和分化.
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微波合成条件对催化剂Pt2Mo/C的结构和甲醇氧化催化性能的影响
曾 鑫,原鲜霞,夏晓芸,杜 娟,张慧娟,马紫峰
2010 Vol. 25 (4): 359364
摘要(
2784 )
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1917
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为了改善Pt/C催化剂的甲醇氧化催化性能,采用快速高效的微波加热技术合成了Mo修饰的Pt基催化剂Pt2Mo/C,并对比研究了微波反应时间和超声分散时间等条件对Pt2Mo/C的晶体结构、微观形貌和甲醇氧化催化性能的影响. 结果表明:Pt2Mo/C的晶体结构主要是由微波反应时间决定的,超声分散时间对其几乎没有影响;Pt2Mo/C的微观形貌受微波反应时间和超声分散时间的共同影响. 在本实验的研究范围内,微波反应时间和超声分散时间对催化剂Pt2Mo/C的甲醇氧化催化性能的影响顺序分别为10min>15min>20min>5min和60min>100min>30min>0min;制备高活性甲醇氧化催化剂Pt2Mo/C的最佳条件为微波反应10min和超声分散60min.
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微波加热法制备Ag/TiO2及光催化降解气相甲苯
李晓斌,陆晓华
2010 Vol. 25 (4): 365369
摘要(
3040 )
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1954
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以钛酸四丁酯为钛源, 分别使用微波加热法和水热法制备Ag改性的TiO2, 采用X射线衍射(XRD)、X射线荧光探针(XRF)、紫外可见漫反射(UV-Vis)和扫描电镜(SEM)对其进行表征. 以气相甲苯为降解对象, 分别在紫外和可见光辐照下, 对样品进行光催化活性试验. 结果表明:与水热法比较, 微波加热法更有利于Ag对TiO2微观结构的改性, 所制备的Ag改性TiO2包含了锐钛矿、金红石和板钛矿三种晶相, 其粒径更小(16.4nm)、孔道结构更丰富、团聚体更小(80~200nm)、带隙能更低(2.87eV), 表现出对气相甲苯更有效的紫外光和可见光降解能力.
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微米铜粉/纳米TiO2复合粒子的低温制备及光吸收性能
闫 军,王 彬,崔海萍,杜仕国
2010 Vol. 25 (4): 370374
摘要(
3050 )
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1665
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利用仿生合成的方法在温和条件下制备了微米铜粉/纳米TiO2复合粒子. 选择有机胺对Cu粉进行表面处理, XPS分析表明有机胺通过N原子与表面Cu2+络合形成功能层, 在Cu粉表面引入 NH2和 OH等功能基团, 对比实验证实功能基团能够诱导无机氧化物的仿生沉积. XRD结果表明铜粉表面包覆的纳米TiO2呈现锐钛矿晶型, 漫反射光谱(DRS)分析表明, Cu粉经过有机胺处理后在716.5nm处出现了由Cu2+离子与N配位产生的弱吸收. 复合粒子的光吸收性能介于TiO2和Cu粉之间, Cu负载后样品的光吸收阀值从397.5nm红移至448.9nm, 红移的原因可归于Cu负载后TiO2导带下出现新能级, 光生电子经过这些中间能级发生跃迁, 所需激发能量降低至可见光范围. 448.9nm处吸收边的存在表明复合粒子具备可见光催化活性.
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高压微波合成纳米TiO2及其光催化性能
刘 宇,张 颋,傅敏恭,李 旺,杜国平
2010 Vol. 25 (4): 375378
摘要(
2711 )
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1300
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以TiCl4为钛源,利用微波加热在0.1~4.0MPa压力条件下制备了纳米TiO2粉末,研究了不同反应压力对TiO2物相成分,晶体结构及光催化活性的影 响.结果表明:反应压力对纳米TiO2的晶相结构、微观形貌及光催化性能有较大的影响.在相对较低反应压力时,纳米TiO2产物以锐钛矿相为主,并 有少量的板钛矿相存在,当压力达到4.0MPa时有大量的金红石相出现.TEM测试显示TiO2粉末的粒径在5~30nm范围内,且随着压力增大,晶粒尺寸增 大,结晶性能增强.随制备压力的增大,TiO2粉末的光催化效率先升高而后单调性地降低,2.0MPa压力时光催化效率达到最高.
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钇或钕掺杂TiO2纳米纤维的制备及光催化性能研究
王进贤,郭月秋,董相廷,李志国,刘桂霞
2010 Vol. 25 (4): 379385
摘要(
3293 )
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1462
)
采用静电纺丝技术,以Ti(SO4)2、聚乙烯吡咯烷酮(PVP,Mr=1300000)、稀土氧化物和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为原料,成功地制备了TiO2、 Y/TiO2和Nd/TiO2纳米纤维.用XRD、FESEM、TEM和TGDTA等分析手段对样品进行了表征.XRD分析结果表明,当焙烧温度为550℃时得到纯锐钛矿 相RE/TiO2(RE=Y, Nd)纳米纤维,900℃时得到纯金红石型RE/TiO2(RE=Y, Nd)纳米纤维,稀土离子显著降低了TiO2的晶格参数.FESEM分析结 果表明,RE/TiO2(RE=Y, Nd)纳米纤维直径约为50nm、长度>300μm.以罗丹明B和苯酚为目标降解物,研究了三种催化剂的光催化性能.其中, 1.5mol%Y/TiO2光催化剂对罗丹明B的降解效率较高,而1.0mol%Nd/TiO2对苯酚具有较好的降解活性.因此,掺杂不同稀土离子的TiO2纳米纤维对 不同降解物的降解能力不同.
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沉积温度对高Al含量的AlxGa1-xN薄膜的影响
季振国,娄 垚,毛启楠
2010 Vol. 25 (4): 386390
摘要(
2758 )
PDF(2493KB)(
1292
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沉积参数对MOCVD法生长的AlxGa1-xN薄膜性能有很大的影响.利用高分辨XRD, 紫外-可见透射光谱, 原子力显微镜, 扫描电子显微镜和荧光光谱研究了沉积温度对低压MOCVD沉积的高Al含量的AlxGa1-xN外延膜缺陷密度以及发光性能的影响. 结果发现, 随着沉积温度的升高, AlxGa1-xN薄膜中的螺型位错密度减少, 但是刃型位错密度增加, 因此简单地改变沉积温度并不能降低总的位错密度以及提高薄膜的发光性能. 进一步地分析测试结果表明, 随着沉积温度的升高, AlxGa1-xN薄膜内的Al含量增加, 导致禁带宽度增大和发光波长的蓝移, 因此适当提高沉积温度(1000~1050℃)是获得高Al含量AlxGa1-xN薄膜的一种有效手段, 但是过高的沉积温度(>1100℃)不利于提高薄膜的发光强度.
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激光化学气相沉积快速生长高取向TiNx薄膜的研究
公衍生,涂 溶,後藤孝
2010 Vol. 25 (4): 391395
摘要(
3108 )
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1197
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采用激光化学气相沉积(LCVD)技术在氧化铝衬底上制备了高取向的TiNx薄膜,重点研究了激光功率(PL)、衬底预热温度(Tpre)和沉积总压力(Ptot)对薄膜取向和沉积速率的影响,采用X射线衍射(XRD)、俄歇能谱(AES)和场发射扫描电镜(FESEM)对薄膜组成和结构进行了表征.结果表明:所得到的TiNx薄膜成分均匀,其取向与衬底预热温度有关,随着预热温度的升高,TiNx薄膜的取向由(111)变为(200),薄膜的取向与其微观结构一致.TiNx薄膜的沉积速率随着激光功率升高而增大,在PL=100W时,达到最大值90μm/h(沉积面积为300mm2),显著高于采用其它方法制备的TiNx薄膜.
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自蔓延燃烧法合成NiFe2O4纳米粉体的机理研究
李桂金,白志民,金 玥,傅 瀛
2010 Vol. 25 (4): 396400
摘要(
5324 )
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2218
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利用柠檬酸硝酸盐溶胶凝胶自蔓延燃烧法, 在室温下制备了NiFe2O4 纳米粉体.通过调节氨水在前驱体溶液中的用量,获得了不同类型的干凝胶,并制备了相应的自燃烧粉体.借助XRD、TEM、IR、TGDTA技术, 研究了自燃烧粉体结晶度的变化规律,干凝胶的性质及热分解过程,进而分析了柠檬酸硝酸盐自蔓延燃烧的机理.研究表明,自燃烧粉体的主要物相为NiFe2O4,但含有少量α-Fe2O3与FeNi3杂相. 随着氨水用量的增加, 合成粉体的结晶度逐渐提高. 干凝胶内含有无定形非晶相与NH4NO3结晶相, 氨水用量对NH4NO3含量及干凝胶的性质有显著的影响. 自蔓延燃烧的本质是NH4NO3分解与柠檬酸燃烧相互促进而形成的链式反应.
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Fe3O4/斜发沸石磁性复合材料的制备及其性能
王维清,冯启明,董发勤,李虎杰,赵晓东
2010 Vol. 25 (4): 401405
摘要(
3012 )
PDF(1692KB)(
1438
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采用化学共沉淀法制备Fe3O4磁流体,再与斜发沸石复合制备一系列不同Fe3O4载量的磁性斜发沸石,并进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等表征分析,测定了其磁分离回收率及Cu2+、Zn2+、Cd2+的饱和交换吸附量.结果表明,Fe3O4微粒赋存于斜发沸石表面或相互聚集,磁性斜发沸石磁稳定性好,并具有良好的超顺磁性,其对Cu2+、Zn2+、Cd2+的交换吸附性能与其所含斜发沸石相当,但随Fe3O4载量增加而降低.Fe3O4载量为25wt%时,其饱和磁化强度Ms、剩余磁化强度Mr分别为14.787和0.398A·m2/kg,磁分离回收率为94.6%,Cu2+、Zn2+、Cd2+的饱和交换吸附量分别为12.3、12.0和23.4mg/g.磁性斜发沸石经磁分离回收并放置于空气中100d后仍保持良好的超顺磁性和较高的磁分离回收率.
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铁钴镍合金粒子/石墨薄片复合材料的制备与吸波性能研究
王 晨,康飞宇,顾家琳
2010 Vol. 25 (4): 406410
摘要(
2899 )
PDF(2117KB)(
1749
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利用超声和酸处理工艺将膨胀石墨剥离成纳米厚度的薄片,并利用简单的共沉积和退火还原工艺在石墨薄片上均匀沉积了铁钴镍磁性合金粒子.样品静磁性能与吸波性能的测试结果表明,此类材料具备优异的软磁性能和电磁波吸收性能.以600℃退火的Fe3Co6Ni/石墨薄片作为吸波剂的复合材料在12.6GHz处最大吸收可达-24dB,有效吸收带宽(<-5dB)达8GHz.通过调节合金的元素比例和退火工艺,可以控制样品的吸波性能.
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电弧放电等离子体法合成立方相氮化铬纳米粉
沈龙海,崔启良
2010 Vol. 25 (4): 411414
摘要(
2588 )
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1271
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采用电弧放电等离子体方法,通过金属铬和氮气的直接反应合成了粒度小于10nm的纯立方相氮化铬(CrN)纳米粉.利用X射线衍射分析(XRD)、透射电镜(TEM)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对不同氮气压下形成的产物进行了表征.研究了氮气压和氨气的加入对形成立方相CrN纳米晶的影响.研究结果表明:相对较低的N2气压(5~20kPa) 有利于金属Cr向立方CrN的转化,可以使更多的氮原子结合到金属Cr的格子中去;活性氮源(氨气)的加入降低了金属Cr的氮化.
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烧结技术对99BeO陶瓷材料结构与性能影响
钟朝位,梁 剑,张树人,张韶华,李 波
2010 Vol. 25 (4): 415428
摘要(
3101 )
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1354
)
系统研究了传统烧结方法、台阶式烧结方法和两步烧结方法对99BeO陶瓷微结构和性能的影响.研究发现:台阶式烧结有助于99BeO陶瓷的晶粒细化,两步法烧结有助于提高99BeO陶瓷的热导率.实验优化了两步法中第一阶段烧结温度T1、第二阶段烧结温度T2及保温时间t等工艺参数.结果表明,在T1为1630℃,T2为1550℃,t为4h时可获得晶粒均匀、结构致密,热导率为308W/(m·K),密度为2.95g/cm3的99BeO陶瓷.
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原位热压合成高纯Cr2AlC块体材料及其腐蚀性能的研究
宋京红,梅炳初,王敬平
2010 Vol. 25 (4): 419423
摘要(
2674 )
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1409
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采用原位热压烧结工艺, 以Cr3C2 、Cr和Al粉为原料制备Cr2AlC块体材料. 采用X射线和扫描电镜(SEM)对制备的样品进行表征. 利用差热法对反应过程进行了研究, 以失重法研究Cr2AlC在酸和碱溶液中的腐蚀性能. 结果表明, 以n(Cr3C2)∶n(Cr)∶n(Al)=0.5∶0.5∶1.2配比, 1350℃, 30MPa压力热压2h得到高纯Cr2AlC块体, 其合成过程首先为Al的溶化, 在700℃时Cr与Al生成Cr5Al8, 最后Cr5Al8与Cr3C2反应生成Cr2AlC. 样品断面的扫描照片显示, 烧结试样呈板状和片状结晶形貌特征, 平均粒径为6.4μm. 除在浓H2SO4和浓HCl中失重较大外, Cr2AlC在其它溶液中均表现较低的失重. 样品浸泡在浓和稀的NaOH溶液150d几乎没有质量损失, 腐蚀率仅为0.4和0.7μm/a.
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Li2O-B2O3-Al2O3复合干凝胶的制备及其红外光谱研究
李胜春,李 波,漆小波,韦建军
2010 Vol. 25 (4): 424428
摘要(
2784 )
PDF(1319KB)(
1496
)
以甲醇锂和金属醇盐为原料, 利用溶胶凝胶法制备了L2O-B2O3-Al2O3三元复合干凝胶. 采用FTIR以及XRD对干凝胶结构随Al2O3含量和温度的变化进行了表征. 结果表明:在干凝胶中随着Al2O3含量的增加, 四配位态B原子的相对含量在降低, 处于非对称态的三配位B原子的相对含量在增加, 处于对称态的三配位B原子相对含量在降低, 三配位态B原子总的相对含量在增加. 含10mol%Al2O3的干凝胶经过550℃热处理1h, 其结构由非晶态转变为晶态, 主晶相是Li2AlB5O10.
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WO3含量对Tm3+掺杂TeO2-WO3-La2O3玻璃热学性能及光谱性质的影响
李科峰,汪国年,胡丽丽,张军杰,胡俊江
2010 Vol. 25 (4): 429434
摘要(
3404 )
PDF(1427KB)(
1403
)
研究了(90-x)TeO2-xWO3-9La2O3-1Tm2O3(x=10、20、30(mol%))玻璃(以下简称TWL玻璃)的热学性能和光谱性质. 研究发现WO3的增加可以提高TWL玻璃的热稳定性, 降低玻璃的热膨胀系数. WO3含量为30mol%时, 玻璃化转变温度Tg达457℃, DTA曲线上无析晶开始温度Tx, 且热膨胀系数降为1.224×10-5/℃(30~300℃). 玻璃的最大声子能量随WO3的增加而略微增大. 用J-O理论计算了Tm3+离子在TWL玻璃中的光谱参数和部分能级的自发辐射几率、荧光分支比、辐射寿命. 用McCumber理论计算了Tm3+离子3F4→3H6跃迁的受激发射截面, 在60TeO2-30WO3-9La2O3-1Tm2O3玻璃中, Tm3+离子的最大受激发射截面达到9.6×10-21cm2. 研究结果表明, 60TeO2-30WO3-10La2O3玻璃具有优良的热学性能和光谱性质, 是一种实现~2.0μm激光输出的理想玻璃基质材料.
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Nd∶Lu3Al5O12晶体的生长与光谱性能研究
王晓丹,徐晓东,臧涛成,马春兰,赵志伟,徐 军
2010 Vol. 25 (4): 435440
摘要(
3076 )
PDF(1591KB)(
1498
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采用提拉法生长Nd3+掺杂浓度为1at%高质量的Nd∶Lu3Al5O12(Nd∶LuAG)晶体. 对晶体在不同气氛下退火的光谱性能进行了表征. 研究发现:256nm处的吸收峰是由Fe3+引起的;467和518nm处的吸收峰分别由O-心和F+心引起. 计算出809nm处的吸收截面为1.86×10-20cm2.利用JO理论拟合出Nd∶LuAG晶体的强度参数Ω2、Ω4和Ω6分别为0.71×10-20、1.13×10-20和4.36×10-20cm2;计算出Nd3+ 4F3/2能级到不同下能级的跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命和发射截面等光谱参数,并对结果进行了相应的分析. 结果表明,Nd∶LuAG晶体是二极管抽运固态激光器中很有应用潜力的增益介质.
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十字形碳化硅纤维的制备与微波电磁特性
刘旭光,王应德,王 磊,薛金根,蓝新艳
2010 Vol. 25 (4): 441444
摘要(
3628 )
PDF(803KB)(
1777
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通过先驱体法制备出十字形SiC纤维, 纤维外接圆直径为34μm左右, 纤维叶片长度为12μm左右, 宽度为8μm左右。使用同轴环方法测试了十字形SiC纤维的复介电常数和复磁导率, 测试表明纤维是介电损耗材料, 纤维的介电常数实部(ε′)、虚部(ε″)和介电损耗角正切值(tanδ=ε″/ε′)分别为2. 77~7. 93、1. 38~6. 41和0. 49~0. 81, 磁导率实部(μ′)和虚部(μ″)分别为0. 96~1. 12和-0. 05~0. 08。在2~18GHz频率范围内, 纤维/石蜡复合材料的反射率衰减大于10dB的频率为9. 12~18GHz, 最大衰减为28. 47dB, 对应频率为12GHz。反射率衰减大于10dB的频宽为8. 88GHz。
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铌酸铝/莫来石复合陶瓷环境阻障涂层高温水蒸气腐蚀行为研究
吴 疆,林 红,李建保,李俊峰
2010 Vol. 25 (4): 445448
摘要(
3097 )
PDF(2209KB)(
1454
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利用大气等离子喷涂的方法在氮化硅基底上制备了铌酸铝/莫来石复合陶瓷环境阻障涂层.铌酸铝的含量为5mol%.涂层置于1400℃下含有50vol%H2O和50Vol%Air的气氛中进行侵蚀实验.总压力1个大气压,实验时间100h.研究表明:铌酸铝可以在涂层表面形成玻璃相保护层,提高了涂层在高温水蒸气环境中的耐蚀性.然而与氮化硅基底之间的热膨胀系数差异会造成涂层在实验过程中发生轻微剥离的现象,导致试件的失重增加.
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