物探气动冲旋钻头牙齿纳米复合材料试验研究

针对目前物探气动冲击钻头在工作的过程中,遇到牙齿容易出现磨损和断裂失效的问题。应用纳米复合材料的相关理论和制备技术开展了Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料的系列试验研究,采用纳米改性技术,在硬质合金中掺杂纳米Al₂O₃制备出Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料,并测试其性能,进行组织结构分析和耐磨性、耐冲击性能等试验研究,结果表明：加入3%的纳米Al₂O₃并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料的组织结构,晶粒明显得到细化;耐磨性和耐冲击性能得到很大提高,较硬质合金YG8提高了7~10倍;为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性,能较好地满足石油物探冲旋钻井的需要。     

螺杆泵螺杆纳米掺杂陶瓷涂层显微结构研究

利用大气等离子喷涂技术（APS）,在7.5m螺杆泵螺杆基体表面上制备纳米掺杂30%AT13(Al₂O₃+13%TiO₂)陶瓷涂层,采用Philips XL-30型扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）和Philips X-port型X射线衍射仪（XRD）等现代分析手段对纳米掺杂AT13等离子喷涂粉末及螺杆表面等离子喷涂涂层的显微组织、物相进行了观察测定。结果表明：纳米掺杂等离子喷涂粉末结构呈微米级粒子表面包覆纳米粒子的麻团状,尺寸在50~70μm内,流动性好,适用于大气等离子喷涂。纳米掺杂使等离子喷涂涂层元素分布均匀性提高,孔隙度降低,涂层内出现（Al₂O₃）_5.333与斜方晶态的Al₂TiO₅物相。涂层断口分析证明：在纳米掺杂30%的涂层中,出现大量直径约为10nm的蠕虫状晶须,断裂方式变为韧性的穿晶断裂,为纳米掺杂螺杆使用寿命成倍的提高提供了理论依据。     

Fe2O3半导体中光生电荷分离和传输研究进展

 利用自然界丰富的太阳能光电催化分解水制氢是解决能源问题的理想方法之一,也是光催化领域最具挑战性的课题之一。Fe₂O₃半导体由于其禁带宽度窄,具有优异的可见光吸收性能,而且对环境友好、来源丰富、价格低廉,有望成为未来光催化领域的重要材料。但Fe₂O₃半导体中光生电子-空穴的复合速率很快,导致其光化学能转化效率很低。综述了近年Fe₂O₃半导体中光生电荷分离和传输的研究进展,从杂原子掺杂、半导体复合、Fe₂O₃半导体微观形貌控制3个方面分析了影响Fe₂O₃半导体光催化剂光电转化效率的因素,提出有效抑制光生电子-空穴的复合是提高Fe₂O₃半导体光电催化分解水活性的关键。论述了Fe₂O₃半导体光催化剂的构成原理、设计思想、目前效果以及存在问题,展望了Fe₂O₃半导体光催化剂研究的发展趋势。     

高能球磨法制备MgNb2O6粉体及其陶瓷性能

 采用高能球磨法在800℃保温2h预烧合成MgNb₂O₆粉体,研究了MgNb₂O₆陶瓷的相结构、显微结构和微波介电性能随烧结温度的变化关系。实验结果表明,高能球磨法有效促进MgNb₂O₆粉体的低温合成,降低MgNb₂O₆陶瓷的烧结温度。1220℃保温2h烧结MgNb₂O₆陶瓷,密度为4.80g/cm³,平均粒径为3.5μm,介电常数ε_r为19.7,品质因数(Q·f)为29444GHz的优良微波介电性能,MgNb₂O₆粉体有望成为新一代中温烧结高频微波介质基板材料。     

TiO2对共沉淀法制备Pd/Al2O3-TiO2催化活性的影响

文中采用共沉淀法制备了混合载体质量分数为1%的Pd/Al₂O₃-TiO₂催化剂，借助XRD和XPS对样品进行了表征，结果表明：混合载体Al₂O₃-TiO₂为无定形结构；TiO₂降低了Pd和Al₂O₃的相互作用能力。将样品应用于C₃H₆选择催化还原NO反应，以NO转化率为活性评价指标对催化剂的活性进行了对比，发现TiO₂的含量对催化剂活性有显著影响：随着TiO₂质量分数从0增加至50%，催化剂活性迅速增加；TiO₂质量分数超过50%，催化剂活性增加趋势变缓。     

Al2O3或TiO2掺杂的ScSZ固体电解质纳米晶薄膜的制备及表征

利用溶胶-凝胶旋涂法,在单晶硅基片(100)上分别制得了厚度约为0.31μm的(Al₂O₃)_0.10(Sc₂O₃)_0.08(ZrO2)_0.82和0.36μm的(Sc₂O₃)_0.125(TiO₂)_0.175(ZrO₂)_0.70固体电解质纳米晶薄膜。烧结实验结果表明,两种薄膜均在650℃以上开始晶化,温度越高,晶化越完全,在800℃可完全晶化;所得纳米晶颗粒呈纯的萤石结构立方相;铝和钛掺杂的纳米晶颗粒的平均大小分别为47和51nm。铝掺杂的薄膜非常均匀致密,然而,钛掺杂的薄膜存在少量微气孔。     

新型锂离子导体Li5La3Ta2O12的内耗

采用低频内耗仪,以强迫振动方法测量了锂离子导体Li₅La₃Ta₂O₁₂在升温过程中的内耗和相对模量,并结合晶体结构分析其形成机制.结果表明：在大气环境的升温过程中,Li₅La₃Ta₂O₁₂出现2个明显的弛豫型内耗峰,其弛豫元（锂空位）之间存在相互作用,由Debye峰拟合得到其激活能和弛豫时间指数前因子分别为0.80～1.00 eV和10-14～10-26 s,利用耦合模型处理得到弛豫峰的激活能约为0.60～0.70 eV,与锂离子电导率的激活能（0.50～0.60 eV）接近;2个弛豫型内耗峰分别对应于锂离子在相邻四面体和八面体间（24d48g）以及相邻八面体间（48g48g）的扩散;随着Li₅La₃Ta₂O₁₂在空气中的放置时间增加,其内耗峰逐渐向高温区域移动,且其峰高度和激活能逐渐增大;Li₅La₃Ta₂O₁₂经室温时效处理后,水进入其晶格替代Li₂O而形成新的锂离子化合物Li₅-xLa₃Ta₂O1₂-x(OH)x（0相似文献   

CaCu3Ti4O12陶瓷的介电性能及其内耗

采用固相反应法制备CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料,用阻抗分析仪测定其介电常数和内耗.结果表明：在频率一定的条件下,CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的内耗在某一温度时出现了一个最大值,偏离该温度时内耗迅速下降;随着频率增加,内耗峰向高温区域移动.在低温条件下,CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电常数较小;当达到某一温度后,介电常数发生突变;当大于该温度后,介电常数基本维持在较高值,且随频率增加,所对应的温度逐渐升高.CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电常数与其内禀结构、阻挡层电容有关,内耗和频率与温度的关系满足极化子模型;而在一定温度下介电常数发生的突变亦与极化子本身的特性有关.     

纳米四氧化三铁吸附水中汞离子的研究

以纳米Fe₃O₄颗粒作吸附剂,研究其用量、粒径、吸附温度以及pH值等因素对Hg²⁺吸附效果的影响,考察了纳米Fe₃O₄颗粒对水中Hg²⁺的吸附性能,并对吸附结果的重现性和吸附机理进行了研究。结果表明：纳米Fe₃O₄颗粒对水中Hg²⁺的吸附去除率随其用量的增加、粒径的减小而增大;对Hg²⁺吸附的最佳温度为19℃、最佳pH值为3.5,此pH值不需要经过酸或碱调节,便于控制;实验的重现性良好;纳米Fe₃O₄颗粒吸附水中Hg²⁺以物理吸附为主。纳米Fe₃O₄颗粒对Hg²⁺的吸附符合Freundlich吸附方程,显示了很强的纳米效应,是一种具有较好应用前景的Hg²⁺吸附剂。     

纳米复合铁-硅氧化物的制备、性能及其应用

用溶胶-凝胶法制备了纳米γ-Fe₂O₃及γ-Fe₂O₃/SiO₂复合氧化物，以透视电镜(TEM)、热重 差热分析(TG-DTA)、Brunauer Emmett Teller (BET)分析和X射线衍射分析(XRD)对纳米粒子进行表征，以CH₄为模型反应，在固定床流动反应器中对复合氧化物进行催化活性评价，并制作了气敏元件。考察了γ-Fe₂O₃及γ-Fe₂O₃/SiO₂敏感元件对CO和其他还原性气体的灵敏度及焙烧温度对敏感度的影响，得到对CO检测的合适焙烧温度分别为500℃和600℃和最佳操作温度310℃。结果表明，γ-Fe₂O₃/SiO₂纳米复合氧化物中SiO₂对γ-Fe₂O₃的相变温度、加强热稳定性及提高气体灵敏度起到较大的作用。     

微波烧结法制备Fe2O3掺杂0.55PNN-0.45PZT压电陶瓷及性能

 微波烧结是一种新型、高效的陶瓷烧结工艺,具有升温速度快、节能省时、改善微观结构以及降低烧结温度等特点.本文采用微波烧结工艺制备了Fe₂O₃掺杂的0.55Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-0.45Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃(简写为0.55PNN-0.45PZT)压电陶瓷,烧结温度为1200℃、保温时间为2h.利用X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、阻抗分析仪及铁电分析仪等测试表征方法,研究了Fe₂O₃掺杂对陶瓷的结构、介电以及压电性能的影响.结果表明,所有陶瓷样品均为钙钛矿结构,随着Fe₂O₃掺杂量的增加,压电和介电性能呈先增加后减小趋势.当Fe₂O₃掺杂量为0.8%(质量分数)时,陶瓷达到最优电学性能：压电常数(d₃₃)、平面机电耦合系数(k_p)、相对介电常数(ε_r)和介电损耗(tanδ)分别为d₃₃=520pC/N,k_p=0.51,ε_r=4768,tanδ=0.026.     

微硅粉固相反应制备莫来石粉体工艺

 以微硅粉和工业氧化铝为原料,在空气气氛下固相反应合成莫来石粉体。研究了煅烧温度和Al₂O₃/SiO₂的物质的量比对反应产物物相组成的影响,结果表明,当Al₂O₃ /SiO₂的物质的量比为3：2.5、煅烧温度为1450℃时,制备莫来石粉体质量分数达到最高,根据K值法计算其质量分数为95%。莫来石粉体平均粒径随球磨时间延长而逐渐减小,最终粉体平均粒径为0.58μm,比表面积为9.26m²/g,粒径分布由单峰分布演变为双峰分布,莫来石粉体颗粒形状不规则,以多边体状存在。     

乙醇为溶剂超临界干燥法制备纳米Al2O3

以硝酸铝为原料,柠檬酸为分散剂,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶结合超临界干燥的方法制备了纳米AlOOH。经过500～900℃焙烧后得到纳米γ-Al₂O₃。考察了溶液pH值、硝酸铝与柠檬酸物质的量比对AlOOH粉体,以及焙烧温度对γ-Al₂O₃两者形貌和尺寸的影响。采用TEM、XRD、IR对超细粒子的粒径、形貌进行了表征。结果表明,制备溶胶时的pH值和柠檬酸的〖JP2〗加入对经超临界干燥所得的AlOOH的形貌和尺寸有明显影响。在pH=3,n(C₆H₈O₇)∶n(Al(NO₃)₃)=1∶2的条件下可得到纤维状纳米AlOOH(直径为1～10nm, 长为30～40nm)。该AlOOH经500～900℃焙烧后可得纤维状纳米γ-Al₂O₃,其直径为1～10nm,长为30～70nm。     

低碳微合金钢抗CO2/H2S腐蚀性能研究

针对用于可膨胀套管的低碳微合金钢CO₂/H₂S腐蚀问题,采用电极化实验、失重法及SEM等方法和手段对低碳微合金钢分别在单一H₂S（pH=2.9）、CO₂/H₂S流量比为1∶1（pH=2.9）、CO₂/H₂S流量比为1∶1（pH=5.3）条件下的腐蚀行为和规律进行研究。结果表明：低碳微合金钢在单一H2S条件下,生成了铁的硫化物,使腐蚀速率高;在有CO2存在的情况下,由于CO₂吸附在钢材表面,形成致密的吸附膜,提高了自腐蚀电位,减缓了CO₂/H₂S的腐蚀速率;由于组织不均匀及MnS的偏析,造成腐蚀后试样表面不平整,腐蚀产物膜存在微裂纹,pH值越低,腐蚀后试样表面越不平整,裂纹越明显,腐蚀越严重。     

硅铝包覆钛白粉水悬浮液pH值调控规律

研究了钛白粉经过氧化硅、氧化铝包膜后的水悬浮液pH值和颗粒表面电位特性的变化。实验获得连续、均匀、致密的无机氧化物膜状包覆,膜层厚度随包覆量增加而增加。根据国家标准GB/T1706—2006中的测定方法,将包膜后钛白粉制成质量分数为10%的悬浮液,检测悬浮液pH值随包覆量的变化。结果表明:钛白粉经氧化硅和氧化铝表面包膜处理后,水悬浮液pH值偏离中性;包氧化硅后钛白粉悬浮液呈碱性,随包覆量增加,pH值增高直至pH9.7;包氧化铝后钛白粉悬浮液呈酸性,随包覆量增加,pH值降低直至pH4.4。颗粒表面包覆量对颗粒表面的ζ电位的影响与pH值相似。通过对包硅产品进行微量包铝、或对包铝产品进行微量包硅能够有效调控最终包覆产品水悬浮液的pH值。     

CO偶联合成草酸二丁酯反应研究

以Pd/Al2O3为催化剂,在固定床反应器中对CO偶联合成草酸二丁酯反应进行了研究。对焙烧后的载体进行了表征,考察了载体和反应条件对催化剂性能的影响。实验结果表明,1200℃的高温焙烧对γ-氧化铝载体的晶型、比表面、孔分布和表面酸性有很大的影响,有利于催化剂性能改善。在优化工艺条件下,CO的转化率可达46%,草酸二丁酯选择性可达94%左右,而且催化剂在一定反应时间范围内稳定性能良好。