SiO_2气凝胶对有机硅涂层耐高温与隔热性能改性研究

SiO_2气凝胶是一种具有三维空间网络结构的新型纳米材料,具有低密度、低导热系数以及耐高温和耐老化等性能。以SiO_2气凝胶为填料,将其添加到有机硅涂层中,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)等仪器,研究SiO_2气凝胶质量分数为1%,5%和10%时,各涂层加热到200,400,700℃时表面形貌、物相结构和表面基团变化情况,同时对各涂层添加不同质量分数SiO_2气凝胶后的耐高温和隔热性能进行研究。结果表明:随SiO_2气凝胶质量分数的增加,涂层耐高温性能提升,SiO_2气凝胶质量分数为10%时,涂层能在700℃高温下保持良好的性能;隔热性能也随SiO_2气凝胶质量分数的增加逐渐增强,与未添加SiO_2气凝胶的涂层相比,其最大温差可达11.2℃;同时,从XRD和FT-IR分析结果可知,随着温度的升高,涂层中的有机物逐渐分解,SiO_2和Al的结晶度逐渐提高,Si—O—Si特征峰强度提高最为明显。     

纳米二氧化硅对苯丙乳液涂层力学性能的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用St?ber法制备了二氧化硅粉体,采用硅烷偶联剂对其表面修饰后得到纳米二氧化硅。采用机械搅拌辅助超声分散法制备了纳米二氧化硅-苯丙复合乳液涂层,分别考察了纳米二氧化硅质量分数为0,1%,2%,3%时涂层的微观形貌、显微硬度、附着力、抗磨性、抗划伤性和抗拉强度。结果表明,纳米二氧化硅的质量分数对苯丙乳液涂层的主要力学性能具有显著影响。纳米二氧化硅质量分数为2%时,涂层的主要力学性能相对较好,此时涂层的附着力和抗拉强度分别为8.45,15 MPa,与未添加纳米二氧化硅的苯丙乳液清漆涂层相比提高了12.82%和140.77%,而涂层1 000 r磨损质量损失率降低29%。     

La掺杂GO/TiO_2的制备及其光催化性能

采用改进Hummer氧化法制备氧化石墨烯(GO),采用超声辅助溶胶凝胶法,以GO、硝酸镧、钛酸丁酯为原料制备La掺杂GO/Ti O_2复合材料。通过综合热分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪和紫外可见光谱仪等仪器对复合材料的结构及理化性质进行表征和分析。以紫外光(UV)照射下复合材料对甲醛的降解率为指标考察光催化活性,探讨煅烧温度、GO质量分数、La质量分数对复合材料光催化性能的影响。结果表明,GO/Ti O_2复合材料对甲醛的降解率高于纯TiO_2,La的掺杂进一步提高了复合材料的光催化效率。煅烧温度为500℃,GO的质量分数为9%,La的质量分数为5%时复合材料对甲醛的降解率最佳,达到87.5%。     

纳米SiO2对室温快速固化胶粘剂及复合贴片作用机理研究

将纳米SiO2(n-SiO2)添加到自行研发的室温快速固化胶粘剂中,该胶粘剂与具有良好综合性能的芳纶纤维进行复合,制备成可在战场条件下使用的复合抢修贴片.分析了纳米SiO2对胶粘剂及贴片各项性能的影响规律,并初步分析了作用机理.试验结果表明,与未添加纳米材料相比,添加质量分数为2%的n-SiO2后,胶粘剂的剪切强度提高了近15%,玻璃化温度提高了约4倍.     

CCCW对硫铝酸盐水泥固化土强度的影响

水泥土强度与自身密实度有很大关系,水泥水化生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶能胶结土壤颗粒,但固化土中仍会存在大量孔隙;而水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)能促进水泥水化,生成不溶于水的结晶,填充固化土孔隙,提高固化土密实度。采用硫铝酸盐水泥(SAC)作为主固化材料,选取CCCW作为固化土外掺剂,研究了CCCW对SAC固化土力学性能的影响。结果表明:同质量分数条件下,CCCW固化土强度平均为SAC固化土的70%左右;低质量分数CCCW复合SAC会有效提高固化土强度,但随着质量分数的增加,SAC固化土7 d强度会逐渐降低;4%的CCCW复合到12%的SAC中,固化土强度要高于20%的SAC固化土强度。     

纳米SiO2颗粒增强铜基复合材料性能研究

以纳米SiO2颗粒为增强体,采用粉末冶金法制备铜基纳米复合材料.考察不同质量分数的纳米颗粒对复合材料密度、硬度以及摩擦磨损性能的影响.结果表明纳米SiO2颗粒的加入,使铜基体的硬度和摩擦磨损性能都得到了明显提高;但随着纳米SiO2质量分数的增加,复合材料的密度和硬度均呈下降趋势;当纳米SiO2质量分数为0.3 %时,复合材料的减摩耐磨性最好.     

浅绿色建筑节能涂层的制备和性能

基于降低夏热冬冷地区建筑能耗的要求,根据三原色混色机理将镍钛黄与钴蓝颜料共混制备了浅绿色建筑节能涂层。通过紫外/可见光/近红外分光光度计、红外辐射率仪和精密色差仪对2种颜料和涂层性能进行了表征,利用自制的隔热装置测量了涂层的隔热性能。结果表明:镍钛黄颜料的近红外反射率平均值为77.21%,比钴蓝颜料高29.24%;涂层的近红外反射率随镍钛黄颜料共混质量比的增加而增大,当共混质量比为10∶1,涂层的近红外反射率平均值最大可达66.81%,比颜色相近的钴绿涂层高36.18%,平衡温度低2℃,隔热效果明显。     

界面改性对SiCp/Cu复合材料导热性能的影响

采用磁控溅射法结合结晶化热处理工艺在SiC颗粒表面成功制备了金属Mo涂层,分析Mo涂层的成分和形貌;采用热压烧结工艺制备SiCp/Cu复合材料,重点对比分析Mo界面阻挡层厚度对复合材料导热性能的影响。结果表明:磁控溅射法能够在SiC颗粒表面沉积得到Mo涂层,随溅射时间的延长,Mo涂层的厚度增加、粗糙度增大,且磁控溅射后SiC颗粒表面直接得到的Mo涂层为非晶态,结晶化热处理后,变为致密平整的晶态Mo涂层。磁控溅射时间对Mo涂层厚度和复合材料导热性能影响明显。随磁控溅射时间的增加,复合材料的热导率呈先增后减趋势。采用磁控溅射9h镀Mo改性并经过800℃结晶化热处理的SiC复合粉体在850℃下热压烧结制备的SiCp/Cu复合材料(VSiC=50%),其热导率达到了最高值274.056W/(m·K)。     

石英/双酚E型氰酸酯复合材料的制备与性能

采用实验方法研究双酚E型氰酸酯树脂的黏度和固化特性,揭示催化剂对双酚E型氰酸酯树脂固化特性的影响规律;采用树脂传递模塑和真空导入模塑工艺制备石英纤维/双酚E型氰酸酯复合材料,并考察其力学性能。结果表明,双酚E型氰酸酯树脂室温至90℃范围内的黏度小于300 m Pa·s,凝胶时间大于10 h,起始固化温度、固化温度和终止固化温度分别为186±5℃,235±5℃和286±5℃;固化特征温度随着催化剂含量的增加而降低,直至催化剂饱和,其饱和范围为0.02%~0.03%,可使双酚E型氰酸酯树脂体系的固化温度降低约60℃,从而避免爆聚,实现液相法成型其复合材料;真空导入模塑工艺制备的石英纤维/双酚E型氰酸酯复合材料的力学性能明显优于树脂传递模塑制备试样。     

自反应电弧喷涂复相陶瓷涂层工艺研究

以Ti-B4C-C为粉芯、金属Al为外皮材料制备了粉芯丝材,利用自反应电弧喷涂技术在钢基体表面制备了Ti(C,N)-TiB2-Al2O3复相陶瓷涂层.研究了喷涂电压、电流、气压及喷涂距离等工艺参数对涂层的影响,并以涂层孔隙率为评价指标,优化了喷涂工艺.结果表明:对涂层质量影响因素由大到小依次为喷涂距离、气压、电流、电压;优化工艺为喷涂电流120 A、电压36 V、气压0.7 MPa、距离160 mm,在该工艺条件下制备的复合涂层由TiB2、TiC0.3N0.7、TiN、Al2O3、AlN等多相组成,孔隙率约为2.11％,力学性能好.     

界面改性对SiCp/Cu复合材料导热性能的影响*(复合材料专题)

采用磁控溅射法结合结晶化热处理工艺在碳化硅（Silicon Carbide, SiC）颗粒表面成功制备了金属钼（Molybdenum, Mo）涂层，分析了Mo涂层的成分和形貌；然后采用热压烧结工艺制备了SiCp/Cu复合材料，重点对比分析了Mo界面阻挡层厚度对复合材料导热性能的影响。结果表明：磁控溅射法能够在SiC颗粒表面沉积得到Mo 涂层，随溅射时间的延长Mo涂层的厚度增加、粗糙度增大，且磁控溅射后SiC颗粒表面直接得到的Mo涂层为非晶态，结晶化热处理后，变为致密平整的晶态Mo涂层。磁控溅射时间即Mo涂层厚度对复合材料导热性能影响明显，随磁控溅射时间的增加，复合材料的热导率呈现先增后减趋势，采用磁控溅射9h镀Mo改性并经过800℃结晶化热处理的SiC复合粉体在850℃下热压烧结制备的SiCp/Cu复合材料（VSiC=50%），其热导率达到了最高值274.056W/(m·K)。     

电弧功率对超音速等离子喷涂氧化铝粒子状态及涂层性能的影响

采用超音速等离子喷涂工艺制备了氧化铝涂层,借助热喷涂粒子状态在线监测系统Spraywatch-2i、扫描电镜(SEM)和显微硬度仪(HVS-100)研究了电弧功率及其匹配对氧化铝粒子温度、速度及涂层组织性能的影响.试验结果表明粒子的温度、速度随功率的增大分别呈持续上升与先上升后下降的趋势;在相同功率下,电流对粒子速度、温度的影响要大于电压对其的影响,温度、速度的变化趋势与电流变化趋势一致,随着电流的增大、电压的减小,这种变化逐渐趋于平缓,60 kW为超音速等离子喷涂制备Al2O3涂层的最佳功率参数.     

添加剂CCCW作用下硫铝酸盐水泥固化土耐MgSO_4侵蚀性能及早期强度模型

针对目前水泥固化土耐硫酸镁侵蚀性能研究多基于硅酸盐水泥的现状,以硫铝酸盐水泥固化土为对象,采用外蚀(成型后浸泡)和内蚀(制作时内掺)2种方式制作了试件,探讨了硫铝酸盐水泥固化土在硫酸镁溶液侵蚀下的早期强度发展规律。通过等量替换的方式,研究了水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)占用土质量4%时,其对硫铝酸盐水泥固化土耐硫酸镁侵蚀性能的影响。基于水泥固化土稳固系数理论,分别提出了硫酸镁溶液在2种侵蚀方式下的硫铝酸盐水泥固化土早期强度JM和NM模型,并对模型进行了检验。结果表明:硫铝酸盐水泥固化土在硫酸镁溶液侵蚀下,早期强度呈先上升后下降的趋势,浸泡1~3 d时强度增大较快,在7 d时达到最大,14 d时有较大下降;侵蚀方式对硫铝酸盐水泥固化土早期强度有较大影响,内蚀方式下强度一直呈上升趋势,且较外蚀方式高1~2 MPa;等量替换方式下,CCCW会降低硫铝酸盐水泥固化土强度,但提高了其耐硫酸镁侵蚀性能,MgSO_4溶液质量浓度为1.5~18.0 g/L时,2种侵蚀方式下14 d强度一直呈上升趋势;基于水泥固化土稳固系数的硫铝酸盐水泥固化土早期强度JM和NM模型具有一定的可行性,14 d时间内强度预测值与实测值误差最高分别为7.31%和5.07%。     

高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶复合涂层及其磨损性能研究

利用高速电弧喷涂技术在重载车辆18Cr2Ni4WA轴类基体上制备了NiCrBMoFe非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和差热分析仪等设备对涂层的组织结构进行了分析,结果表明:涂层组织结构致密,与基体结合良好,主要由非晶相和γ-Ni(Cr)相纳米晶组成,非晶质量分数达到45％,且涂层具有良好的热稳定性.利用微动摩擦磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究,结果表明:涂层具有很好的耐磨性,相对耐磨性约是基体材料的8倍,远远超过了该轴的磨损要求,其失效机制主要为典型的脆性剥落磨损.     

羰基铁粉/纳米铁粉复合吸波涂层的频散特性

针对单一吸收剂吸波涂层频散特性较差的问题,运用同轴样法制备羰基铁粉与纳米铁粉不同配比的石蜡同轴样品,测试了样品的电磁参数,研究了样品的介电常数与磁导率频谱规律,得出二者以适当配比复合后,复合吸波材料的频散特性较好。以环氧树脂-聚酰胺固化剂体系为基,按羰基铁粉和纳米铁粉的质量分数均为30%制备厚度为1.2 mm的单层吸波涂层材料,用弓形法测试其在8~18 GHz频段的反射损耗,得到最小反射值达到-19.6 dB,小于-10 dB的带宽达到5.2 GHz。     

RFI用环氧树脂固化工艺研究

采用动态差示扫描量热(DSC)法,研究了E-44/E-21混合环氧树脂与GA-327(DDM改性芳胺)的固化过程,研究了升温速率对固化体系DSC曲线的影响,确定了该固化体系的反应动力学方程为dαdt=2.27×104exp(-(4764.65)/T)(1-α)0.861;采用最佳固化温度外推法得到E-44/E-21(6∶4)/GA-327体系的最佳固化制度为100℃/30min 120℃/30min。按该固化制度制备的浇铸体的固化度达95.7%,拉伸强度和弯曲强度分别为62.71MPa和97.92MPa。     

SiO_2在SHS铝热-重力分离法制备陶瓷内衬复合钢管中的作用

采用自蔓延铝热-重力分离法,制备了陶瓷内衬复合钢管,并系统研究了SiO_2添加剂对SHS燃烧过程、陶瓷层相对密度与组织结构、复合钢管力学性能的影响。经研究发现,SiO_2在铝热燃烧过程中作为稀释剂存在,随着SiO_2添加量增多,燃烧温度与蔓延速率下降,并使分布于α-Al_2O_3枝晶晶界处的亚稳定相FeO·Al_2O_3增多;陶瓷相对密度与复合钢管抗压溃强度在SiO_2含量为2wt％时出现极大值(分别为92.5％与430MPa);陶瓷硬度、断裂韧性与复合钢管抗压剪强度随SiO_2含量增加而降低。     

基于高熵合金的镁合金表面防护技术研究

为改善镁合金表面耐蚀性能,设计并制备了3种高熵合金喷涂粉末,采用冷喷涂技术制备涂层.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计等研究了涂层组织和力学性能.用电化学方法分析评价了涂层在质量分数为3.5％ NaC1溶液中的耐蚀性能.结果表明:涂层由BCC简单结构固溶体组成,晶粒范围在12 ～37 nm之间;涂层孔隙率小于1％,表明冷喷涂涂层更为致密,且结合强度达58 MPa,涂层与基体以机械结合为主;涂层极化曲线均山现钝化现象,自腐蚀电位较基体正移,自腐蚀电流密度显著减小;循环极化曲线表明涂层无孔蚀倾向,交流阻抗谱与极化曲线结果相符合.高熵合金涂层可显著改善镁合金表面耐蚀性能.     

Cf/SiC陶瓷基复合材料防氧化涂层制备工艺研究

本文主要探索了以有机硅先驱体聚碳硅烷为粘结剂、采用热压烧结的方法制备Cf/SiC陶瓷基复合材料及碳化硅防氧化涂层的一体化工艺,探讨了聚碳硅烷含量、热压温度和压力对涂层防氧化效果的影响,并对涂层前后的Cf/SiC复合材料的防氧化性能进行了比较。结果表明:采用该工艺制备的SiC涂层Cf/SiC复合材料的防氧化性能显著提高。     

离子镀TiN涂层工艺参数优化及工作距离对表面质量的影响

采用多弧离子镀(multi-arc deposition)沉积TiN涂层,分析工艺参数对涂层表面质量的影响。首先以硬度为考核指标,设计了Ti弧流、N2流量、Ar流量、烘烤温度和偏压的5因素、4水平L16(45)正交试验,优化工艺参数。然后分析了优化工艺参数条件下,工件到靶材的距离(工作距离)对涂层表面质量的影响。采用SEM分析了表面形貌,通过截面形貌确定了涂层厚度;采用Nano-indentation测定了涂层硬度。结果发现:5个因素对涂层硬度的影响程度不同,影响硬度的因素主次顺序为Ti弧流—Ar流量—偏压—烘烤温度—N2流量;试验条件下,5因素的最优水平依次为70 A,10 sccm,40 V,350℃,44 sccm;存在最佳工作距离(约30 cm),使涂层表面质量最佳。