一种耐高温多层热防护组件结构设计与性能研究

研究了由多种功能层材料组成的热防护组件的结构设计方法与热防护性能.利用仿真计算模拟了高温热环境下由不同厚度的面板层材料与隔热层材料组成的热防护组件的热响应行为,并通过石英灯加热考核验证了优化设计的热防护组件的耐温隔热与可重复使用性能.结果表明,致密的面板层材料具有优异的耐温性能,而由气凝胶组成的隔热层材料具有极低的热导率.根据目标环境匹配设计两种功能层材料厚度,可使多层热防护组件具备经最高温度1 600℃的加热考核后,背温仅为118℃的优异耐温隔热性能.      

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。     

高温水热法合成系列介孔氧化铝负载铂催化剂及其对苯的催化燃烧性能

采用高温水热法制备稳定、高度晶化的介孔氧化铝材料(M-Al2O3-n),通过异丙醇铝前驱体与聚四乙烯基吡啶(P4VP)模板间的酸碱自组装实现材料介孔结构的构筑,再经高温水热处理(180℃)实现孔壁的晶化,并通过担载少量的铂活性组分研究其在催化完全燃烧苯中的性能.结果表明:M-Al2O3-n具有高度晶化的孔壁结构和典型的γ-Al2O3晶型;M-Al2O3-n具有较大的比表面积(335m2/g)、孔容(1.36cm3/g)和均一的孔径分布(16.1nm);M-Al2O3-n具有粗糙的表面结构及丰富的纳米多孔结构;该材料负载少量的铂(质量分数为0.3%)活性组分得到的新型催化材料在较温和的条件下即可将苯类VOCs完全催化燃烧.     

垃圾焚烧气氛中碱金属氯化物的腐蚀机理

随着固体废弃物焚烧法处理技术的发展,高温腐蚀问题越来越受到关注．文中从固体废弃物的焚烧过程的高温腐蚀普遍特性出发,通过不锈钢在多组分固-汽-气多相氛围下的高温腐蚀实验,研究不锈钢实验材质在复杂的固-汽-气环境里的腐蚀动力学,并分析了碱金属氯化物对不锈钢材料的腐蚀机理,研究结果表明,垃圾焚烧气氛里的腐蚀过程十分复杂,腐蚀动力学曲线表现为多段曲线．腐蚀机理分析表明,碱金属氯化物可以加速对不锈钢材料的腐蚀速率;不锈钢材料具有耐温抗腐蚀的效果,可用于温度在600℃以下的固体废物焚烧系统中．     

熔渣对亚铬酸盐材料静态腐蚀的试验研究

用高温短时间的熔渣浸渍法对La_(0.84)Ca_(0.16)CrO_3和ZrO_2(CaO〕La_(0.80)Ca_(0.20)Al_(0.25)Cr_(0.75)O_3两种电极材料进行了4次腐蚀试验,最高温度及相应保温时间分别为1550℃,4 h;1550℃,30 h;1650℃,5 h和1700℃,5 h,显微照片和能谱元素分析的数据表明亚铬酸盐一类材料在高温液态酸性溶渣中的腐蚀和损坏主要是由其结合基质里玻璃相的熔损及其主晶体中La_2O_3等组分的蚀损而引起的。     

石墨基炭材料的制备及其性能

以天然鳞片石墨为原料,高锰酸钾(KMnO_4)、浓硫酸(H_2SO_4)、过氧化氢(H_2O_2)、乙酸(CH_3COOH)为氧化插层体系,采用化学氧化法制备石墨基炭材料.采用7因素3水平正交试验L_(18)(3~7)研究不同氧化插层体系配比对石墨基炭材料膨胀体积的影响;通过拉曼光谱(RSM)、扫描电镜(SEM)、比表面积及孔径测定仪(BET)表征石墨基炭材料的性能.结果表明:当氧化插层体系配比为m(KMnO_4(g))∶V(H_2SO_4(mL))∶V(H_2O_2(mL))∶V (CH_3COOH(mL))=1∶10∶2∶2时,在40℃恒温水浴下搅拌60 min,80℃下干燥4 h制备得到可膨胀石墨;然后,在700℃下高温膨胀得到石墨基炭材料.在该条件下得到的石墨基炭材料的最大膨胀体积为230 mL/g.经氧化处理过的石墨高温膨胀后石墨层结构发生了明显变化,无序度增加,结晶度减小;石墨基炭材料的外观蓬松,呈卷曲状,层间孔隙大小明显;最大吸附量可达到75.9 cm~2/g,具有较好的吸附性能;最大孔隙结构直径为369.10nm,具有发达的孔隙结构.本研究成果可为石墨基炭材料的制备提供方法和应用依据.     

热压合成Ti_4AlN_3及其物理性能研究

以摩尔比为Ti ◇Al ◇TiN=1 1.2 2.7的混合粉为原料,采用真空热压烧结工艺在1400℃保温2 h成功合成了高纯Ti4AlN3块体材料,Ti4AlN3烧结试样结晶良好,晶粒发育完善,内部较为均匀致密,相对密度达到98.5%,具有较高的抗弯强度(384 MPa)、抗压强度(523 MPa)和断裂韧性(6.5(MPa.m1/2)),较低的维氏硬度(2.9 GPa)和抗破坏能力,具备良好的机械加工性能。Ti4AlN3常温电导率和热导率分别为4.6×105(Ω-1.m-1)和12(W.m-1.K-1),其热导率在25～600℃范围呈上升趋势;25～1100℃的线膨胀系数为9.0×10-6K-1,良好的导热性能和高温热稳定性使其可以应用于高温领域。     

La2/3Sr1/3Mn1-xCoxO3(x=0,0.2,0.25)体系的热膨胀和电性能研究

制备了钙钛矿锰氧化物La2/3Sr1/3Mn1-xCoxO3(x=0,0.2,0,25)体系,研究该材料的热膨胀性能和电输运性质.研究发现,所有样品具有相近的热膨胀性能,200-800 ℃温区内的平均线热膨胀系数约为1.2×10-5K-1;x=0和x=0.2掺杂样品在高温下的电输运机制符合小极化子模型;x=0.25掺杂样品具有最高的电导率,在800℃时的电导率为100S/cm.     

层状LiNi1/3Mn1/3CO1/3O2正极材料的合成

用碳酸盐同沉淀法合成了LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正极材料,采用XRD(X-RayDiffraction)、SEM(ScanningElectronMicroscope)、差分计时电位法和充放电循环等对材料的物理化学性质及电化学性能进行了测试分析。XRD分析表明在合成温度为800℃或更高时,所合成的产物均为α-NaFeO2型的层状结构,SEM分析表明在合成温度为800或850℃时,产物为微小晶粒团聚成的球形颗粒,合成温度为900℃以上时,产物颗粒发生破碎,形状不规则。950℃合成的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料在2·5~4·4V电位区间内,首次放电容量为162mAh·g-1,并具有良好的循环性能。随着充放电电压的升高,首次不可逆放电容量增大,循环稳定性减弱。在低温(800,850℃)下合成的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料与高温下(900,950℃)得到的材料性能有很大差别,这是由于在高温和低温下得到材料的结构差别所造成的。     

高铝浇注料高温耐磨性影响因素的研究

利用新研制的高温耐磨实验设备,以高铝浇注料为原料,研究了水泥加入量(3%、6%、9%)、热处理温度(600、1 000、1 200 ℃)和临界粒度(5、8、15 mm)对材料高温耐磨性的影响.结果表明,随着水泥含量的增加,试样的磨损体积在常温和1 000 ℃下逐渐减小,1 200 ℃时略有增大.采用ρ-Al2O3微粉代替铝酸钙水泥作结合剂,两者的耐磨性在各试验温度下差别不大. 试样经不同温度热处理后,其磨损量随着试验温度的变化趋势是相似的,即磨损量随着试验温度的升高而降低;经600、1 000 ℃处理后的试样,各试验温度下其磨损量均较小,但经1 200 ℃处理后的试样,其磨损量稍大一些.温度为1 000 ℃时,浇注料的磨损量随着临界粒度的增大而降低;1 200 ℃时,浇注料磨损量随着临界粒度的增大变化不大.