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在酚醛树脂中添加Ni(NO3)2,逐步固化、高温炭化后,用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜观察表征树脂高温炭化显微结构,并测试树脂炭的抗折强度、弹性模量和断裂能来分析其力学性能.显微结构观察表明:添加质量分数5%的Ni(NO3)2会在酚醛树脂炭化结构中生成体积分数约2%的纳米炭纤维,纳米炭纤维交错排布;由于酚醛树脂热解产生的含碳小分子气体成分复杂,在树脂玻璃炭出现了炭纳米纤维与碳纳米管接替生长的现象.力学性能测试结果表明:树脂玻璃炭中原位生成的纳米炭纤维与树脂炭基体有一定的结合强度,能提高树脂玻璃炭的抗折强度、弹性模量;可显著提高树脂炭的断裂能,增强其抗拉强度和断裂韧性.

关键词: 酚醛树脂 , Ni(NO3)2 , 炭化结构 , 力学性能

Si_3N_4-SiC复相耐磨材料的冲蚀磨损性能

丁贺玮 , 刘宝林 , 高德利 , 黄朝晖 , 房明浩 , 吴小贤 , 陈博 , 刘艳改

稀有金属材料与工程

以Si粉和SiC为原料,采用半干法冷等静压成型,通过反应烧结成功制备了Si_3N_4-SiC复相耐磨材料.并将其和95Al_2O_3耐磨陶瓷在以水和SiC混合颗粒为冲蚀介质实验条件下,进行液固两相流冲蚀磨损对比实验.结果表明:原料中Si粉加入量为40%～80%(质量分数)试样的耐冲蚀磨损性能优于95Al_2O_3耐磨陶瓷.原料中Si粉加入量为70%试样的耐固液两相流冲蚀磨损性能最好,在平均线速度分别为132和67 m/min的实验条件下的冲蚀率分别仅为0.87%和0.30%.此外,通过SEM观察了冲蚀后试样的显微形貌,探讨了其耐液固两相流冲蚀磨损的机理.

关键词: Si_3N_4-SiC , 液固两相流冲蚀磨损 , 95Al_2O_3耐磨陶瓷

KCl 对酚醛树脂炭化生长碳纤维的影响

吴小贤 , 李红霞 , 刘国齐 , 杨文刚 , 马天飞

耐火材料 doi:10.3969 /j.issn.1001 -1935.2015.01.001

为了促进酚醛树脂在炭化过程中的石墨化，以工业液态酚醛树脂为碳源，微米尺度的 KCl 为催化剂，经混合、六亚甲基四胺固化处理后，在埋炭1000℃保温3 h 热处理条件下，研究了 KCl 添加量（掺入酚醛树脂质量的1％、3％、5％和7％）对树脂碳的物相、微观结构的影响及碳纤维的生长机制。结果表明：KCl 催化后提高了树脂碳的石墨化程度，树脂碳中原位生长较多碳纤维和片状碳，碳纤维直径为30～200 nm，长度可达10～20μm；KCl 最优添加量为5％（w），此时树脂碳中发现相对较多碳纤维，XRD 图谱中出现较明显的石墨 d002衍射峰；探索认为碳纤维的生长机制为：高温下 KCl 熔化后吸收酚醛树脂分解产生的含碳气体，促进固相 C 原子在液相 KCl 中扩散，达到 C 溶解饱和后，在局部不断析出碳原子，再进一步生长成碳纤维或片状碳，同时，熔体中局部 C 原子形成的浓度梯度，也给碳纤维或片状碳在 KCl 表面析出提供生长动力。

关键词: KCl , 酚醛树脂 , 碳纤维 , 催化剂

外加FeSi75对Sialon-Si_3N_4-SiC耐液固两相流冲蚀磨损的影响

刘宝林 , 吴小贤 , 高德利 , 杨景周 , 房明浩

稀有金属材料与工程

以工业级Si_3N_4粉、FeSi75合金粉、Al_2O_3微粉、SiC颗粒等为原料,在最终温度1450 ℃下保温3 h,氮化反应烧成制备了Sialon-Si_3N_4-SiC复相耐磨材料.采用XRD、SEM等方法分析研究了外加FeSi75合金粉在0%～20%(质量分数, 下同)范围内的不同加入量对制得的复相耐磨材料性能和液固两相流冲蚀磨损的影响.结果表明:当外加FeSi75合金粉达到20%时,试样的体积密度为2.54 g/cm~3,抗弯强度达到71.38 MPa.随着FeSi75合金粉的增加,其耐液固两相流冲蚀磨损性能得到改善,加入20%FeSi75合金粉的试样,在相同实验条件下具有比95 Al_2O_3瓷更优的耐液固两相流冲蚀磨损的性能.

关键词: FeSi75 , 氮化反应烧结 , Sialon-Si_3N_4-SiC , 液固两相流冲蚀磨损

利用铝灰和粉煤灰铝热还原氮化制备镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相材料

黄军同 , 黄朝晖 , 吴小贤 , 房明浩 , 刘艳改 , 董锦芳

稀有金属材料与工程

以铝灰和粉煤灰为原料,以铝灰中的金属铝为还原剂在1550 ℃,3 h下进行原位铝热还原氮化制备镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复合材料.采用XRD分析了不同原料配比对合成产物物相的影响,并对制备的镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复相材料进行了显微形貌和性能表征.结果表明,当铝灰过量50%时,制备得到了镁铝尖晶石-刚玉-Sialon复合耐高温材料,其中,尖晶石为富铝尖晶石,含量为45%;刚玉含量为25%,呈板片状;Sialon的含量为26%,其Z值为4,呈柱状形貌.此时其抗折强度最大,为183 MPa,显气孔率最小,为5.3%,体积密度为2.6 g/cm~3,洛氏硬度HRB的值为123.

关键词: 铝灰 , 粉煤灰 , 铝热还原氮化 , 尖晶石-刚玉-Sialon复相材料