纤维增强Al2O3 SiO2气凝胶隔热复合材料的 制备和耐温隔热性能

以正硅酸乙酯(TEOS)、仲丁醇铝(ASB)为前驱体,采用溶胶-凝胶及超临界干燥工艺,分别制备硅酸铝纤维(ASF)、Al_2O_3纤维(AF)和莫来石纤维(MF)增强Al_2O_3-SiO_2气凝胶(ASC)隔热复合材料,并对材料的微观结构、耐温性、高温热导率和力学性能进行研究。结果表明:纳米多孔Al_2O_3-SiO_2气凝胶均匀填充到纤维间的孔隙中,并紧密包裹在纤维的表面,显著减少了纤维间的搭接,Al_2O_3-SiO_2气凝胶隔热复合材料中的纤维增强相发挥了增强、增韧功能。纤维种类对材料耐温性、高温热导率有较大的影响,对力学性能影响较小,AF/ASC和MF/ASC复合材料耐温性能较高,经1 200℃、30 min热处理后,材料厚度方向平均线收缩率分别为-2.5%和2.7%;MF/ASC复合材料的热导率较低,当热面温度为1 100℃时热导率达到0.065 W/(m·K);3种纤维增强Al_2O_3-SiO_2气凝胶隔热复合材料的力学性能相当,材料3%应变的压缩应力分别为0.22、0.21和0.19 MPa。     

纤维增强聚苯并嗪SiO2气凝胶复合材料 阻燃隔热性能

以正硅酸乙酯为硅源,与苯并■嗪单体(BO)在酸催化条件下共聚,制备聚苯并■嗪(PBO)SiO_2气凝胶。将PBO-SiO_2气凝胶与纤维复合,在常温常压条件下制备纤维增强PBO-SiO_2气凝胶复合材料。通过现代分析方法研究气凝胶和纤维增强气凝胶复合材料的结构特征,并采用Hot Disk热常数分析仪和石英灯单面加热测试纤维增强PBO-SiO_2气凝胶复合材料的常温热导率和高温隔热性能,采用数显氧指数仪测试材料的极限氧指数(LOI)。结果表明:制备的复合材料密度为0.30 g/cm~3,常温热导率为0.042 W/(m·K),LOI为37.5。复合材料具有良好的力学性能,弯曲强度为0.90 MPa,5%形变的压缩强度为0.24 MPa。热面温度为800℃,加热1 000 s,材料的冷面温度仅为221℃,石英灯单面加热测试前后复合材料的形状保持不变。     

基于Al粉成孔作用制备多孔氧化铝陶瓷型芯

采用热压注法制备多孔氧化铝基陶瓷型芯,研究了Al_2O_3粉粉末粒度分布、Al粉加入量和保温时间对陶瓷型芯性能的影响.研究结果表明:Al_2O_3粉粉末粒度分布显著影响陶瓷型芯的性能,当加入的Al_2O_3粉粉末粒径分别为80,58和45μm,且三种Al_2O_3粉粉末的质量比为1∶1∶1时,制备的陶瓷型芯性能较好;当Al粉加入量(质量分数)为10%时,型芯的综合性能最好,其线性收缩率为-0.85%,抗弯强度为30.43 MPa,气孔率为46.99%,且保温时间对样品的性能影响很小,在1 500℃下保温5h,样品性能稳定,该型芯有望满足陶瓷型芯的铸造要求.     

Al_2O_3-B_4C弥散芯块材料的烧结行为

本文研讨了Al_2O_3和B_4C粉末的粒度、烧结温度以及成型压力对Al_2O_3-B_4C芯块烧结密度的影响。芯块烧结的行为主要由Al_2O_3粉末的性能所决定,而B_4C则阻碍这一烧结的进行。当Al_2O_3粉末粒径大于6μm后,用烧结很难获得高于90%的密度。烧结温度高于1600℃后,含B_4C芯块和纯Al_2O_3压坯都发生急剧收缩。高于1750℃后,主要由Al_2O_3发生热解、失氧并挥发严重,导致芯块产生微量膨胀,开孔增加而密度下降和纯Al_2O_3压坯收缩减慢。     

SiO2气凝胶改性岩棉复合材料的制备及性能

分别以酚醛树脂-岩棉纤维毡(PR-RWF)、丙烯酸酯类树脂-岩棉纤维毡(ACR-RWF)2种不同纤维取向的岩棉纤维毡作为增强体,制备SiO₂气凝胶改性岩棉复合材料,即PR-SiO₂-RWF和ACR-SiO₂-RWF复合材料。研究溶剂置换时间对复合材料密度和热导率的影响,研究纤维取向对材料压缩强度、抗撕裂强度的影响,探讨气凝胶对材料的疏水性、抗湿性的影响。结果表明：将溶剂置换改为湿凝胶静置24 h为最合适的工艺过程,且制得的SiO₂气凝胶改性岩棉复合材料具有低密度、低热导率以及良好的抗湿性的优点,PR-SiO₂-RWF复合材料的密度为0.136 g/cm³、热导率为0.024 59 W/(m·K),ACR-SiO₂-RWF复合材料的密度为0.116 g/cm³、热导率为0.014 97 W/(m·K),与复合前的岩棉纤维毡相比,热导率分别降低了31.9%和49.0%,短期吸水率分别降低了97.95%和95.10%。...     

ZrO_2系超细陶瓷粉末制备工艺与烧结性的研究

研究了ZrO_2(Y_2O_3)-Al_2O_3粉末制备过程中,煅烧温度对粉末物性和烧结性的影响,以及沉淀工艺过程对溶胶抽滤速度的影响。研究结果表明:1 100℃煅烧所得粉末当量粒径大小适中(为0.28μm),其生坯相对密度最高,达59%以上,在1 600℃烧结获得相对密度达97.5%的烧结体,线收缩率低至15%,便于控制试样尺寸精度。另外,分步沉淀工艺制取的溶胶中水的滤除速度快。     

纳米粒子和聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料抗折性能

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、聚乙烯醇(PVA)纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米Si O_2掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米Si O_2掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米Si O_2水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

SPS烧结制备热障材料ZrMgMo_3O_(12)及其热学性能研究

利用固相法制备了ZrMgMo_3O_(12)粉末,利用放电等离子体烧结(SPS)技术制备了致密的低负热膨胀系数热障材料ZrMgMo_3O_(12)陶瓷,讨论了ZrMgMo_3O_(12)结构、表面形貌以及烧结温度对其热膨胀性能和热导率的影响规律.结果表明:烧结温度为750℃时,样品的致密性最好,相对密度高达97%以上;其平均体热膨胀系数为-4.0×10~(-6)/K;从室温到600℃的热导率为1.05~1.3 W/(m·K).因而,使用SPS烧结技术可以制备出致密度高、热膨胀系数和热导率低的ZrMgMo_3O_(12)陶瓷.     

原料配比对间苯二酚-甲醛气凝胶性能的影响

为获得较低热导率和较高强度的高性能隔热材料,通过常压干燥制备间苯二酚-甲醛(RF)气凝胶,研究了原料配比对气凝胶性能的影响规律。结果表明:催化剂浓度减小,气凝胶密度和收缩率减小,同时强度降低;反应物浓度减小,气凝胶密度和收缩率增大,强度也增大,但热导率降低。制备的气凝胶最大密度为0.847 1 g/cm~3,弯曲强度提高18.2倍(从1.22 MPa增至22.26 MPa),较佳热导率为0.058~0.076 W/(m·K)。     

电渣重熔渣系的热导率测定

本文应用非稳态热线法测定了电渣重熔用高氟二元渣(ANF-6)、低氟四元渣(20CaF_2-50Al_2O_3-20CaO-10MgO)、无氟三元渣(48CaO-48Al_2O_3-4MgO)在600℃和1000℃时的热导率。结果表明,上述三种渣系热导率随温度升高而增加,在600℃时,上述三种渣系的热导率分别为1.191,0.818,0.710W/m·K;在1000℃时,分别为1.483,0.981,0.804W/m·K。在同一温度下,渣系的热导率随渣中CaF_2含量减少及CaO、Al_2O_3含量增加而降低。     

聚酰亚胺纤维增强低密度柔性甲基三乙氧基硅烷基SiO_2气凝胶的制备及表征

用具有环境友好性的甲基三乙氧基硅烷(MTES)替代甲基三甲氧基硅烷,在水溶剂体系中,利用阳离子表面活性剂制备SiO_2气凝胶基体,并以耐高温的聚酰亚胺短切纤维为增强相,制备得到了柔性疏水的SiO_2气凝胶复合隔热材料。研究了聚酰亚胺短切纤维含量对复合材料热、力学性能的影响。结果表明:制备得到的SiO_2气凝胶复合材料具有纤维状三维骨架结构并且气凝胶基体与增强相之间结合紧密,使得复合材料具有超疏水性,疏水角高达171°;具有良好的隔热保温性能,导热系数在0.021～0.022 5 W/(m·K),初始热分解高达521℃;具有较好的弹性,压缩20%形变后样品未发生增强相与基体的分离现象,并且卸压后能回弹至12%形变处。随着纤维含量的增加,复合材料里压缩强度(20%形变)逐渐增大,但是回弹率并没有较大的变化。     

耐高温Al_2O_3基气凝胶的制备和特性研究

以仲丁醇铝为前驱体,盐酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法再经过超临界修饰和干燥,制备出块体Al_2O_3气凝胶。将莫来石纤维跟Al_2O_3溶胶混合,用同样的方法制备出纤维复合Al_2O_3气凝胶。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、热分析仪、孔径分布仪和X线衍射仪(XRD)表征Al_2O_3气凝胶及复合样品的结构和热学性能。结果表明:经过超临界修饰的Al_2O_3气凝胶具有更高的结晶度和耐温性能,并通过与莫来石纤维复合,其力学强度得到了有效的提高。     

轻质含硅芳炔隔热材料的制备与性能

采用中空玻璃微球(hollow glass microspheres,HGM)、短切石英纤维(short-cut quartz fibers,SQF)和耐热含硅芳炔树脂(Si-containing arylacetylene resin,PSA)制备了HGM/PSA复合物以及SQF/HGM/PSA复合材料,并研究了两者力学性能以及热学性能。研究结果表明:HGM能很好地降低HGM/PSA复合物的密度和导热系数,当HGM质量分数超过30%时,HGM/PSA复合物的导热系数和力学性能迅速下降;随着SQF质量分数的增加,SQF/HGM/PSA复合材料的压缩强度和拉伸强度提升,但密度和导热系数也增加;添加经KH 560表面处理的HGM可提升HGM/PSA复合物以及SQF/HGM/PSA复合材料的力学性能,且对两者的密度和导热系数影响不大;当SQF的质量分数为16%且HGM经KH 560表明处理后,SQF/HGM/PSA复合材料的压缩强度达到96.3 MPa,拉伸强度达到12.3 MPa,同时密度为0.82 g/cm^3,导热系数为0.195 W/(m·K),且在50~490℃通过动态热机械分析仪观察到复合材料没有明显的玻璃化转变。     

树脂基防隔热一体化热防护复合材料高温性能演变分析

采用溶胶-凝胶-常压干燥的方法,以耐热杂化酚醛树脂(PF)为基体,复合碳纤维编织物(CF)制备树脂基防隔热一体化热防护复合材料(PF/CF-HT01)。利用热分析(TG)、电子万能试验机研究材料热稳定性和高温力学性能,利用氧乙炔装置研究材料耐烧蚀性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)研究材料微观结构演变过程。结果表明：空气中树脂基体的初始分解温度为387.3℃,最大分解温度为644.7℃,800℃时残炭率为13.8%;复合材料初始分解温度为405.3℃,800℃时残炭率为42.8%;复合材料常温压缩强度最大为542.6 MPa,经1 000℃原位热处理30和60 s后的最大压缩强度分别为166.2和149.9 MPa。复合材料具有良好的防隔热一体化性能,其线烧蚀率可达0.039 mm/s,单次热考核结束时背温低于100℃、继续热传导后最高背温低于200℃。高温作用下材料快速陶瓷化形成致密的SiO₂和BN瓷化层,赋予材料突出的耐烧蚀抗冲刷性能,而底层仍然保留着多孔结构使得材料保持较好的隔热性能。     

自蔓延高温合成Ti/Al_2O_3金属陶瓷复合材料的研究

本研究利用Al/TiO_2自蔓延高温反应直接一步合成了极细Ti/Al_2O_3金属陶瓷复合粉末和复合材料块。运用X光衍射和电镜扫描对制备的材料进行了物相组织结构分析。结果表明:用自蔓延高温合成法可以制备结构独特的极细Ti/Al_2O_3金属陶瓷复合粉末;制备的Ti/Al_2O_3金属陶瓷复合材料较致密、细小的Al_2O_3粒子分布均匀。最后用燃烧波前沿激冷淬火法结合差热分析对反应过程进行了分析探讨。     

湿热环境下复合材料层板压缩性能研究

采用压缩试验方法研究了湿热环境对机织碳纤维环氧复合材料压缩性能的影响。对干态、湿态复合材料层板进行了不同温度下的压缩试验。分析了该复合材料的吸湿特性、不同湿热环境下的压缩性能及破坏模式。吸湿试验结果表明:机织碳纤维环氧复合材料的平衡吸湿率在0.88%左右。吸湿后试样表面变的较为光滑,存在一些树脂破坏,有少量纤维拔出;并发生了界面破坏。压缩试验结果表明:湿热环境对该复合材料压缩性能的影响较为显著,湿热会降低由基体性能主导的压缩强度,130℃下湿态试样的压缩强度保持率约为65%。纤维与基体的结合强度对压缩破坏模式有重要的影响,湿热条件下由于纤维与基体的结合强度降低,侧面断口出现分层破坏现象。     

316L不锈钢/Y-PSZ复合材料的制备与性能

采用粉末冶金方法制备了316L不锈钢/Y-PSZ复合材料,研究了316L不锈钢含量与粉末粒度对复合材料的显微组织、烧结收缩率、密度及硬度的影响.结果表明:随着316L含量的增加,复合材料的密度增高,相对密度和烧结收缩率逐渐降低,试样的HRC硬度值下降;在316L含量一定的情况下,随着316L颗粒尺寸的增大,复合材料的密度略有降低,相对密度和线收缩率逐渐减小,试样的HRC硬度值下降.在本文的研究条件下,所制备复合材料的相对密度值在92.5%～95.5%之间.     

聚酰亚胺纤维增强低密度柔性MTES基SiO2气凝胶的制备及表征

本文用具有环境友好性的甲基三乙氧基硅烷替代甲基三甲氧基硅烷,在水溶剂体系中,利用阳离子表面活性剂制备SiO2气凝胶基体,并以耐高温的聚酰亚胺短切纤维为增强相,制备得到了柔性疏水的SiO2气凝胶复合隔热材料。研究了聚酰亚胺短切纤维含量对复合材料热、力学性能的影响。结果表明：制备得到的SiO2气凝胶复合材料具有纤维状三维骨架结构并且气凝胶基体与增强相之间结合紧密,使得复合材料具有超疏水性,疏水角高达171°;具有良好的隔热保温性能,导热系数在0.021 W/(m·K)~0.0225 W/(m·K)之间,初始热分解高达521℃;具有较好的弹性,压缩20%形变后样品未发生增强相与基体的分离现象,并且卸压后能回弹至12%形变处。随着纤维含量的增加,复合材料里压缩强度（20%形变）逐渐增大,但是回弹率并没有较大的变化。     

高铝多孔隔热耐火材料的制备及热导率研究

主要研究了一种高铝多孔隔热耐火材料的制备过程、显微结构特征、气孔率、常温强度及导热系数等性能.结果表明:随着造孔剂的增加,材料气孔率的增加,体积密度逐渐减小,材料的常温抗折耐压强度逐渐降低,热导率减小.同时随着温度的升高,高铝多孔隔热耐火材料的导热系数也随之升高.高温下闭口气孔率从8.55％降低一半时,其热导率降低近3倍,显示高温下闭口气孔率对热导率的影响更为显著.     

添加Y_2O_3对铝镁质干式捣打料微观组织和性能的影响

以电熔白刚玉、电熔镁砂、活性氧化铝为主要原料,以Y_2O_3为添加剂,分别在1300、1400、1500、1600℃温度下保温3h制备铝镁质干式捣打料。研究在不同煅烧温度下添加Y_2O_3对铝镁质干式捣打料物相组成、显微结构、烧结性能、力学性能的影响。研究结果表明,适量Y_2O_3的引入能促进尖晶石材料的烧结,当温度低于1400℃时,Y_2O_3与Al_2O_3通过固相反应形成亚稳相的YAlO3(YAP),随着温度的上升,YAP逐渐被Y3Al5O12(YAG)所取代,其中,Y3+在高温下易固溶到尖晶石晶格内,促进其晶界迁移和晶粒长大,使材料的致密度得到明显提高;在1600℃保温3h的热处理条件下,添加0.5%~1.0%Y2O3所制铝镁质干式捣打料具有较好的烧结性能和力学性能,其中,添加1.0%Y_2O_3所制材料的线变化率约为2.7%、显气孔率为26%、体积密度为2.8g·cm-3、常温耐压强度约为15.4 MPa、高温抗折强度达3.8 MPa。