关键词： 碳热还原法   氮化铝   粉体制备  

摘要： 碳热还原法是工业化制备氮化铝粉体的主要方法.本文结合国内外碳热还原法制备氮化铝粉体的研究情况,综述了碳热还原法制备氮化铝粉体的机理、不同原料组成对氮化铝粉体制备的影响,介绍了国内外碳热还原法制备氮化铝粉体的现状,并对其未来发展趋势进行了展望.

关键词： 碳热还原氮化法   氮化反应   氮化铝   粉体  

摘要： 随着5G/6G、新能源汽车、智能手机等快速发展,电子元器件的集成度越来越高,其工作能耗和发热量急剧增长,对具有高导热、绝缘、低膨胀等优良理化性能的氮化铝(AlN)的需求越来越大。本文从铝源和碳源的研究、前驱体的制备、添加剂的研究、原料的均匀混合、氮化反应等方面阐述碳热还原氮化法制备氮化铝粉体的技术现状,并提出其研究方向与发展趋势。

关键词： 氮化铝粉体   碳热还原氮化   前驱体  

摘要： 本文从反应机理、Al_(2)O_(3)–C界面改善技术、高比表面积前驱体制备技术以及反应气氛调控技术诸方面综述了碳热还原氮化(CRN)法合成氮化铝(AlN)粉体的研究进展。依据相关气-固反应讨论了反应过程的质量损失和晶须生长的传质过程,并根据固–固反应控制机理讨论了合成产物与前驱体形貌延续的现象,以及多项研究中Al–O–C与Al–C–N等Al_(2)O_(3)的转化中间态化合物的形成机制。在固–固反应机理中,C原子因其既能获得电子也能失去电子的性质而充当电子交换媒介促进N2分解和反应正向进行。采用CRN法合成氮化铝粉体技术工艺可归结为:1)通过引入有机高分子分散剂改善C与Al_(2)O_(3)颗粒的分散态,以形成在原料颗粒尺度层面上的均匀结合界面;2)通过引入黏结剂(如有机碳源)对Al_(2)O_(3)颗粒均匀包覆,并经热解形成裂解碳与Al_(2)O_(3)的均匀结合;3)通过有机物分解、燃烧合成、溶胶–凝胶和发泡–注凝等工艺技术实现多孔高比表面积前驱体的制备和铝源与碳源在超微尺度上的均匀混合,进而降低完全反应的条件,以合成纳米AlN粉体;4)增加反应气氛的置换(流动)效率,降低CO分压并增加N_(2)分压以促进合成反应的正向进行。根据现有研究成果,本文还以关键技术与关键装备结合为思路,分别提出发展连续式前驱体制造与连续式高温合成装备,尤其可解决温区差异和气流场差异问题的连续式高温合成装备,以提高CRN法产业化合成AlN粉体性能和效率。

关键词： 物理化学   纳米铝粉   能量性能   包覆材料   热性能  

摘要： 针对纳米铝粉表面物化性质带来的在含能材料领域中的应用缺陷,综述了纳米铝粉的可控制备方法、活性保护方法,以及保护前后铝粉热性能、能量性能的变化;重点比较了不同制备方法的优劣,并分析了包覆方法对改性体系热反应活性的影响。在此基础上,提出了纳米铝粉未来的发展方向:研发提高纳米铝粉在复合含能材料中分散性的方法;探究包覆材料与纳米铝粉结合方式对体系性能的影响机理;加强改性纳米铝粉的应用研究。指出未来研究应进一步聚焦于改性纳米铝粉与环境兼容性的探索,以提升纳米铝粉在复杂条件下的应用效果。附参考文献66篇。

关键词： 残余应力   零应力试样   铝粉   各向同性   衍射角  

摘要： 采用黏接铝粉的方式制备了一种晶体材料内部衍射用基准零应力铝粉标准试样,采用短波长特征X射线衍射仪对试样的均匀性、各向同性、内部残余应力进行测试,采用不同残余应力测试方法和不同计算方法对试样表面及内部应力进行验证。结果表明:该试样不同部位、不同方向的衍射强度偏差都小于10%,具备均匀性和各向同性,表面和内部残余应力也都为-25~25MPa。

关键词： 氟碳树脂/铝粉涂层   低发射率   制备工艺   黏度   膜厚   固化温度   响应曲面法  

摘要： 为获得发射率较低的涂层,多集中在树脂与填料组分的筛选上,而涂层制备过程中的工艺参数对其发射率的影响研究较少,且未对各制备工艺间的相互影响作用进行分析。为此,选择铝粉作为金属填料,氟碳树脂作为黏合剂制备了低红外发射率涂层,先进行单因素试验,调控涂料的黏度(通过改变涂料中稀释剂添加量实现)、涂层的湿膜厚度以及固化温度,分析了3种工艺参数共同作用下对涂层中铝粉排布以及涂层红外发射率的影响。通过响应曲面法进一步分析了各工艺参数相互间的影响,并得到最优工艺参数组合,为涂层的实际制备过程做出指导。结果表明:3种工艺参数对涂层发射率的影响程度依次为涂料黏度>固化温度>湿膜厚度,在稀释剂添加量为78 g,膜层厚度为60μm,固化温度为73℃时,涂层在3~5μm波段的红外发射率为0.141,8~12μm波段的红外发射率为0.177。

关键词： 泡沫铝   粉末冶金   发泡   制备工艺  

摘要： 泡沫铝是一种新型的多孔结构复合材料,其形成原理为铝基金属材料中发泡剂分解后大量气泡释放、冷却后形成的。泡沫铝兼具高孔隙率、低密度等结构特征,功能特性方面也远远胜过传统材料,在减震、隔音、抗冲击以及电磁防护等物理特性方面均呈现出优越功能。故在绿色建筑、交通、军工、航空等高新领域获得广泛应用,泡沫铝制造工艺也成为当前材料科学研究的热点课题。论文概述分析粉末冶金以及泡沫铝粉末冶金制备工艺,并借由工艺参数验证等研究手段,具体讨论发泡物质、温度、时间和杂质对泡沫铝制备产品功能特性的影响。研究发现,预氧化处理温度480℃时,发泡效果最为理想;发泡温度750℃左右、发泡时间2min时能够获得孔结构均匀分布且孔隙率最佳的泡沫铝制品。

关键词： 结晶   聚合物添加剂   掺杂   蔗糖八乙酸酯   纳米铝粉   复合微球  

摘要： 纳米铝粉作为高能添加剂广泛应用于含能复合材料领域。然而,制备高球形度铝粉掺杂的复合微球却面临着一系列挑战。采用喷雾与反溶剂结晶相结合的方法,探索了一种制备纳米铝粉与有机分子形成复合功能微球的喷射-结晶途径。通过自主设计的内混三流式空气雾化喷嘴,将前驱液雾化成液滴,反溶剂接收浴接收后,溶剂与反溶剂发生快速的相互扩散和传质过程,含能分子模拟物蔗糖八乙酸酯(SOA)在液滴内部析出,将铝粉包裹在内,洗涤干燥后得到铝粉掺杂的复合微球。通过调控合适的雾化、溶剂与反溶剂、添加剂等条件,成功解决了干燥后复合微球球形度低、微球之间相互团聚等现象,最终制备出粒径分布窄、形貌均一、分散性较好、球形度和密实度较高的掺杂铝粉的微球复合材料。

关键词： 废窑具   耐高温材料   高铝粉煤灰   固废高值化利用  

摘要： 为实现废窑具的高值材料化利用,以废窑具为主要原料,黏土和高铝粉煤灰为添加剂,采用干压成型法制备出坯体,分别在1100℃、1150℃、1200℃、1250℃下热处理保温3 h,制备出废窑具基耐高温材料。研究了高铝粉煤灰添加量对废窑具基耐高温材料的物相组成、显微形貌、物理性能和常温力学性能的影响,同时还研究了以不同结合剂制备的废窑具基耐高温材料的性能。结果表明:废窑具基耐高温材料的最佳工艺条件为热处理温度1250℃,高铝粉煤灰添加量为30%,所得试样的常温抗折强度为18.1 MPa,常温抗压强度为57.7 MPa;结合剂的种类对试样的常温力学性能也有一定影响。

关键词： 球形铝粉   热界面材料   功能性复合   核壳结构   导热性  

摘要： 热界面材料（TIMs）是电子芯片、高能激光器和雷达等高热流设备热管理中不可或缺的功能材料,通常由聚合物和高导热填料构成。球形铝粉被广泛应用于热界面材料中,具有优异的导热性能,来源广泛且价格实惠。然而,铝粉的分散性差和化学性质活泼是一个不可避免的问题。通过对铝粉表面进行功能化复合,不仅可以增强填料和聚合物基体的界面性质,也能在铝粉表面进行功能层的构筑。 本论文研究主要对球形铝粉的表面进行了改性研究,通过铝填料表面化学性质的修饰来实现铝与聚合物材料的界面构建和调控。一方面通过将不同聚合物单体和包覆技术相结合,在球形铝粉表面构筑功能面层,以此来制备核壳结构的高导热性铝粉填料,使其拥有良好的分散性和较低的介电性能;另一方面通过精准的工艺手段来调控杂化填料在环氧树脂基体中的分布状况,调节填料之间的排序方式,从而构建出有效的导热网络。 论文主要包括以下几个部分: （1）设计了一种磁性取向双壳结构球形铝粉复合材料。通过原位聚合法在球形铝粉表面生长出了聚多巴胺层（PDA）和笼型聚倍半硅氧烷层（POSS）,从而构造双壳纳米结构的球形铝粉（Al@PDA@POSS）。构建的功能层可以降低铝粉的介电性,也能增强铝粉在环氧树脂（EP）中的相容性。将Al@PDA@POSS与改性的磁性氧化铁经静电自组装成杂化填料（Al@PDA@POSS-Fe3O4）,使铝粉具有磁性的功能。利用磁性取向使杂化填料在基体中构建成“热桥”样的有效导热通路,达到减低填料与基体之间界面热阻的作用。通过瞬态热线导热率仪、动态热机械分析仪和宽频介电谱测试仪等仪器对复合材料进行了导热性能、机械性能和电绝缘性能的测试。结果表明,Al@PDA@POSS-Fe3O4在基体中的有序的紧密连接可以使复合材料具有高导热特性,双壳纳米结构铝粉有很好的相容性、介电性和热稳定性。 （2）制备一种铜纳米颗粒掺杂微球结构的球形铝粉复合材料。基于聚多巴胺改性的铝粉（Al@PDA）,在表面活性位点上嫁接L-半胱氨酸层（L-Cy）,从而构造了核壳结构的功能层球形铝粉（Al@PDA@L-Cy）。L-半胱氨酸具有羧基和氨基,可与铝粉表面上的官能团反应,实现定向的表面功能化,改善材料的性能和稳定性。将功能性球形铝粉和二氧化硅改性的小尺寸球形铜纳米颗粒构建成纳米微球结构的杂化填料（Al@PDA@L-Cy/Cu）。利用不同尺寸的填料在界面处组装,可以使填料彼此之间的连接更加的充实紧密,达到构建有效导热通路的目的。使用场发射扫描镜、透射电子显微镜和红外热成像仪等仪器对杂化铝粉的结构和性能进行了表征。结果表明,微球式结构的杂化填料Al@PDA@L-Cy/Cu在环氧树脂中具有良好的相容性和分散性,并且在负载量较少时仍有较好的导热效果。 （3）制备一种3D网络结构的核壳型球形铝粉复合材料。通过溶胶-凝胶的方法让3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）对铝粉实现包覆层的构建,同时引入的氨基可作为活性位点。首先,采用静电吸附的原理让钼源在改性的铝粉表面进行静电附着,再通过水热法对球形铝粉表面进行了二硫化钼功能层的构建,设计出了纳米花状的核壳结构型球形铝粉（Al@Si O2@Mo S2）。最后,在球磨机的作用下得到不同尺寸大小的片状杂化填料（L-Al@Si O2@Mo S2）,将球/片杂化铝粉填料以不同比例和环氧树脂进行掺杂得到复合材料（S/L-Al@Si O2@Mo S2）。从而达到构建3D填料网络的目的。使用场发射扫描镜和瞬态热线导热率仪等仪器对杂化铝粉的形貌、分散性和导热性进行了表征测试。结果表明,不同形貌尺寸的杂化填料在基体中相互连接,构成了3D导热网络通路,这样的连接使复合材料拥有良好的导热能力。