关键词： 氮化铝   TRIZ方法   致密度  

摘要： 针对氮化铝粉体制备工艺中出现的技术问题,运用TRIZ方法及工具对整个制备工艺流程进行了分析,找到了问题的关键点。再运用冲突理论、分离原理以及标准解进行优化设计,最终给出解决方案。运用TRIZ方法有效提高了氮化铝粉体颗粒的致密度,使氮化铝粉体在高导热填料应用方向的性能大大提升。

关键词： 铝粉   多孔氧化铝陶瓷   爆炸造孔   氧化膨胀造孔  

摘要： 研究了成型压力与铝粉引入量对多孔氧化铝陶瓷气孔状态、烧成收缩率、抗弯强度的影响,通过SEM观察了多孔氧化铝陶瓷材料的微观结构。研究发现,铝粉的加入可有效制备多孔结构高铝陶瓷,并降低了高铝陶瓷材料的烧成收缩率。且随着成型压力增大,达到同一显气孔率所需的铝粉加入量会减少。结合样品的断面形貌分析认为:铝粉在陶瓷基体中造孔机理是铝粉爆炸造孔和氧化膨胀造孔这两种机制共同作用的结果。

关键词： 铝负极材料   核壳结构   Ti3O5   中间相碳微球   双离子电池  

摘要： 采用导电的Ti3O5作为外壳包覆纳米铝粉制备了Al@Ti3O5核壳结构材料,并将其作为负极材料应用到双离子电池(DIB)中。使用中间相碳微球(MCMB)作为正极材料,Al@Ti3O5作为负极材料制作Al@Ti3O5-MCMB双离子电池。结果表明,电池的放电平台可达4.5 V,在电流倍率0.5 C下(电流基于正极石墨的理论比容量计算,1 C=372 mAh·g-1)放电比容量达到130.6 mAh·g-1,比能量密度为278.8 Wh·kg-1。并且在高倍率5 C下循环1000次过程中容量基本保持110 m Ah·g-1不变,循环后容量保持率达到92.9%。

关键词： 工业氧化铝粉   粒度   α-氧化铝   显微结构  

摘要： 为了研究工业氧化铝粉粒度对活性氧化铝微粉(α-Al2O3微粉)性能的影响,以工业氧化铝粉(中位径为80μm)为原料,对其进行研磨,得到中位径分别为50、30、10、5μm的细粉,将研磨前后的工业氧化铝粉在1320℃保温5 h煅烧制得活性氧化铝微粉,研究了不同工业氧化铝粉粒度对活性氧化铝微粉显微结构及性能的影响。结果表明:工业氧化铝粉的初始粒度对活性氧化铝微粉晶粒形貌有较大影响,中位径>30μm时,煅烧后形成聚合状态的蠕虫状的α-Al2O3晶粒;当中位径<10μm时,煅烧后形成0.3~1.0μm、圆润、呈球形且分散状态良好的α-Al2O3晶粒。随着工业氧化铝粉初始粒度的减小,α-Al2O3转相率提高,真密度呈逐渐增加的趋势。随着工业氧化铝粉初始粒度的减小,烧后α-Al2O3粉的研磨变得容易,其分散性变优,具有较好的流动性。

关键词： 聚丙烯酸酯   铝粉   固化   微球形貌   喷雾干燥  

摘要： 利用聚丙烯酸酯乳液与铝粉浆共混,再加入固化剂,采用离心喷雾干燥工艺,成功制备了热固性聚丙烯酸酯包覆铝粉微球。考察了铝粉种类与用量、固化剂用量等对包覆微球粒径和表面形貌的影响。结果表明,随着固化剂的引入,包覆微球的粒径及其分布和微观形貌变化不大;铝粉的粒径对包覆微球粒径影响较小,但是铝粉粒径太大导致微球包覆不完全,出现片状物;随着微球中铝粉含量增加,微球的粒径增加,粒径分布变宽,微球规整度降低,破裂增多。当铝粉含量为5%,微球的包覆效果较好。

关键词： 铝醇盐   醇盐水解法   球形氧化铝  

摘要： 以仲丁醇铝为铝源,以乙腈与正丁醇作溶剂,通过醇盐水解法制备了亚微米球形氧化铝粉体。研究了溶剂配比、水加入量及煅烧温度对产物相结构及微观形貌的影响。结果表明,乙腈与正丁醇的体积比及去离子水的加入量是影响产物的成球性以及粒径大小的关键因素,随着乙腈与正丁醇体积比增大,产物成球性变好;去离子水加入量的变化,影响了产物粒径的大小。经不同温度煅烧后,产物发生了由γ-Al2O3转化为α-Al2O3的相变,但仍保持着球形形貌。

关键词： 纳米氧化铝   粉体   制备   应用   进展  

摘要： 纳米氧化铝因其强度高、硬度高、耐磨性好、耐热性好、比表面积大等特性被广泛应用于陶瓷材料、复合材料、航空航天、环境保护、催化剂及其载体等领域。通过固相法、气相法、液相法对纳米α-Al2O3和γ-Al2O3的制备方法进行综述,分析了各种方法的技术特点;评述了氧化铝粉体制备的新方法;并对氧化铝在陶瓷材料、催化剂及其载体、环境保护、新能源等方面的应用作了简要分析。最后对氧化铝的发展方向进行展望。

关键词： 超声波   沉淀法   冷冻干燥   纳米氧化铝  

摘要： 以硝酸铝和碳酸氢铵为原料,采用超声波辅助沉淀法制备Al2O3粉体,利用XRD和SEM对所制备的粉体的物相和形貌进行表征,考察了干燥方式和水浴温度对粉体制备的影响。结果表明真空冷冻干燥较传统鼓风干燥制得的氧化铝粉体分散性更好,粒径更均匀;氧化铝粉体的粒径随着反应温度的升高而增大,适宜的水浴温度为25℃;利用超声波辅助沉淀法制得了粒径分布窄、分散性好的纳米氧化铝粉体。

关键词： 球形氧化铝   醇盐水解法   均相沉淀法   水热法  

摘要： 球形氧化铝因其粒径小、成球度高、分散性好等独特的性能,在氧化铝市场上的需求量十分巨大,因此制备出性能优良的球形氧化铝粉体也成为国内外从事氧化铝粉体研究学者的研究热点。本文采用醇盐水解法、均相沉淀法以及水热法三种不同方法分别制备出具有球形形貌的氧化铝粉体,探究了不同条件对粉体微观形貌的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、粒度分析、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TG-DSC)等各种表征方法对产物的微观形貌及相结构进行了表征,同时分析了各种方法形成的球形氧化铝前驱体的形成机理。具体研究内容如下:(1)以仲丁醇铝(ASB)为原料,选择合适的醇溶液作溶剂,利用醇盐水解法合成了氧化铝前驱体,研究了其工艺参数对生成产物的影响以及成球机理,并探讨了煅烧工艺中不同煅烧温度对产物形貌、尺寸的影响。研究发现,在单一的醇溶液中无法合成具有球形形貌的产物,亲水性乙腈的加入有效减缓了水解、缩聚速率,有利于球形形貌的生成。经探究获得最佳工艺为:乙腈与正丁醇体积比为6:4的混合溶液作溶剂,c(ASB)=0.005 mol/L,n(ASB):n(HO)=1:3,超声老化25 min。水解缩聚反应过程中,以水包油乳液的机制,合成了粒径分布范围窄、成球性佳、分布均匀、粒径约357 nm的前驱体。经高温煅烧,前驱体依次由无定型态转化为η-AlO继而转化为γ-AlO,最终生成了化学性质稳定,平均粒径约为564 nm球形α-AlO。(2)以硝酸铝(Al(NO))、硫酸钠(NaSO)为原料,加入沉淀剂,利用均相沉淀法合成了氧化铝前驱体,研究了前驱体不同工艺条件的影响及成球机理,并探讨了煅烧方法,考察了煅烧温度不同对产物形貌、尺寸的影响。研究发现,硝酸铝浓度的变化对生成产物影响极大,浓度增大,产物成球性降低,团聚问题严重,因而只有在浓度较低的条件下才可合成形貌佳的产物,这也是合成产物产量低的主要原因。经探究,得到最佳工艺条件为:尿素作沉淀剂,c[Al(NO)]=0.010 mol/L,c[Al(NO)]/c[NaSO]=0.5,c[Al(NO)]/c[CONH]=1:16,陈化1h。受热分解合成反应过程中,在导向自组织成长机制下,最终获得了球形形貌佳、产量较高、粒径约713 nm的AlSO(OH)·5HO的前驱体。经高温煅烧,前驱体依次由无定形态的AlSO(OH)·5HO转化为无定形态的3AlO·4SO继而转化成η-AlO,最终获得表面疏松多孔、平均粒径约为948 nm的球形α-AlO。(3)以硫酸铝(Al(SO))为原料,氢氧化钠(Na OH)为沉淀剂,去离子水和无水乙醇的混合溶液作溶剂,利用水热法合成了氧化铝前驱体,研究了不同工艺条件的的影响以及成球机理,并探讨了煅烧工艺中不同煅烧温度对产物形貌、尺寸的影响。研究发现,水醇的体积配比的不同决定着球形形貌的生成,只有水醇体积比为2:4时才会出现球形形貌。经探究获得最佳工艺条件:n(AlSO)/n(Na OH)=1:3,V(HO):V(CHOH)=2:4,水热时间6 h,水热温度180℃,选择急速升温的方式。在水热反应过程中,以导向聚合机制,最终获得平均粒径约776 nm、分散均匀、具有球形形貌的钠矾石Na Al(SO)(OH)前驱体。经高温煅烧,前驱体依次由Na Al(SO)(OH)转化为Na Al(SO),继而转化为NaAlO,最终获得β″-AlO含量65.4%,β-AlO含量为34.6%,球形形貌消失,无规则块状体出现,平均粒径约1414 nm的产物。

关键词： 分子动力学   金属丝电爆炸   纳米金属粉   沉积能量  

摘要： 金属粉作为燃料被广泛应用于固体火箭推进剂中。相比微米金属粉,纳米金属粉能显著增加推进剂燃速、缩短点火延迟时间和减小团聚燃烧时间,从而提高推进剂燃烧效率和燃烧稳定性。世界上许多国家对纳米金属粉的制备以及在高能凝聚体系的应用展开了研究。金属丝电爆炸法以其能量利用率高、方法通用性好、产品活性高纯度高等优点成为目前最具前景的纳米金属粉制备方法。金属丝电爆炸是极端条件下的非平衡发展过程,产品粒度较爆炸条件不稳定,人们对其中的金属材料解离机理尚未完全清楚。本文在对金属丝电爆炸现象分析研究的基础上,对金属丝的匹配型慢爆炸做了物理简化,建立了经典力学下电爆炸的分子动力学模型。为研究电爆炸中金属丝的解离机理和爆炸产物特征,对铝丝在真空中的电爆炸行为做了一系列模拟研究,包括对金属丝直经、沉积能量和能量沉积速率影响的研究,重点关注了金属材料在极端条件下的解离机制和初始团簇的大小、温度等分布特征。模拟采用嵌入原子势描述原子间的相互作用,在基于C++的开源程序包LAMMPS上实现运行,使用MATLAB数学计算软件对爆炸的非平衡系统数据进行了处理。论文使用分子动力学方法计算了铝在临界点附近的等温线,用于对爆炸材料的状态分析。论文对电爆炸简化模型做了有效性的模拟验证,在模拟有效的基础上展开研究。在过热系数0.45的纳米铝丝爆炸模拟中,观察到了泡沫结构的形成和退化,这是实验和生产中大颗粒粉末形成的重要阶段。同时,对爆炸中丝核的热力学参量的分布、丝核的形态发展、初始团簇的形成,以及团簇的分布特征做了研究讨论。尽管计算机能够模拟的尺寸远小于实验电爆炸中金属丝的直径,模拟结果显示的压力、温度、爆炸速度等强度量,以及爆炸的形态发展等和实验吻合的很好。这表明本文对金属丝爆炸的简化和爆炸的分子动力学模拟是有效可行的。直径对爆炸的作用主要是通过影响热力学参数的径向分布和径向各部分材料演化时间来影响爆炸。对沉积能量转化的研究表明,能量不是优先转化为材料内能,而是同时转化为爆炸动能。所以即使沉积的能量达到或超过材料升华能,金属丝仍然不能完全气化。模拟得到了不同能量沉积水平下铝丝爆炸的形态变化和铝材料的状态变化轨迹。过热系数从0.2到1.0,随着沉积能量的增加,金属丝依次经历机械性碎裂、相爆炸、双机制爆炸和超临界态爆炸,并且爆炸产物粒径变小,气化率增加。能量沉积速率对爆炸的影响主要是通过表面过程实现。如果加热时间比稀疏波传至中心的时间长,表面持续的材料散射代替了膨胀爆炸,如果沉积能量过低,会有液态丝核残留。研究电爆炸中材料的解离机理和初始团簇的分布特征对于优化电爆炸制备技术有重要意义。但金属丝直径越小,尺寸效应越显著,表现为体系的爆炸发展很快,表面活动增强。所以本文得出的一些结论在应用于实验和生产时要考虑到尺寸效应的影响。同时本工作的纳米金属丝的爆炸模拟也为实验纳米丝爆炸提供了模拟的数据参考。