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Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成钛铝氮复合材料

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粉末冶金材料科学与工程 2016年第2期21卷 276-281页

作者：梁宝岩张艳丽张旺玺王艳芝徐世帅中原工学院材料与化工学院郑州450007

以Ti,Al和TiN粉体为原料,采用自蔓延高温合成技术制备Ti_2AlN材料,研究原料配比对反应合成Ti_2AlN的影响,并分析Ti_2AlN的形成机制。结果表明:Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成产物主要由TiN,Al_3Ti和Ti_2AlN组成。原料中适当添加过量的Al或... 详细信息

以Ti,Al和TiN粉体为原料,采用自蔓延高温合成技术制备Ti_2AlN材料,研究原料配比对反应合成Ti_2AlN的影响,并分析Ti_2AlN的形成机制。结果表明:Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成产物主要由TiN,Al_3Ti和Ti_2AlN组成。原料中适当添加过量的Al或Ti,均可显著促进Ti_2AlN的合成,其中添加过量Ti对促进Ti_2AlN合成的作用更明显。而降低TiN的用量对促进Ti_2Al N合成的作用最明显,可获得高Ti_2AlN含量的钛铝氮材料。自蔓延高温合成Ti_2AlN的反应机制为Ti和Al反应合成Ti-Al化合物,同时形成Ti-Al液相;然后Ti-Al液相包裹住TiN晶粒;最后以TiN晶粒为核心,TiN晶粒逐渐与周围的Ti-Al液相反应合成板条状Ti_2AlN。

关键词： Ti2AlN 自蔓延高温合成原料配比反应机制陶瓷

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纳米金刚石基于功能材料应用的研究现状

材料导报 2018年第13期32卷 2183-2188页

作者：张旺玺王艳芝梁宝岩李启泉罗伟孙长红成晓哲孙玉周中原工学院材料与化工学院郑州451191 中原工学院纺织学院郑州451191 四川化工职业技术学院化学工程系泸州646000 中原工学院建筑工程学院郑州451191

由于天然金刚石非常稀少名贵,满足不了日益增长的工业需求,经过人们不断努力通过成熟的合成技术制备人造金刚石的年产量已经远远超过天然金刚石。目前在工业上,主要利用金刚石的高硬度特性将其作为磨料和超硬材料使用,最多的是用于磨具... 详细信息

由于天然金刚石非常稀少名贵,满足不了日益增长的工业需求,经过人们不断努力通过成熟的合成技术制备人造金刚石的年产量已经远远超过天然金刚石。目前在工业上,主要利用金刚石的高硬度特性将其作为磨料和超硬材料使用,最多的是用于磨具、刀具、钻进、切割、抛光等工具材料。但是,金刚石除了硬度高之外,光、电、催化、润滑、生物相容性等其他性能也非常优异,非常适合用于功能材料。人造金刚石的合成主要有三种方法:一是静态触媒法超高压高温合成金刚石单晶;二是采用化学气相沉积法制备大尺寸金刚石块(片)体材料;三是利用爆轰法合成纳米级粒度超细金刚石微粉。大颗粒单晶、大尺寸块(片)体、纳米级超细微粉等是金刚石作为功能材料应用中最被看好的材料形态,代表了当前的发展趋势。但是,对金刚石及其复合材料的功能性研究和应用开发还很不够。特别是纳米金刚石的多种优异特性,如高模量、高硬度、高热导率、良好的绝缘性、独特的光电特性、低摩擦系数及耐磨损特性、良好的化学稳定性和生物相容性,使其呈现出功能多样性。纳米金刚石作为功能材料的应用,最初主要用作光电材料,现在已经在生物医疗、药物递释、催化、热管理、润滑等领域获得了初步的应用,研究和开发处于快速发展阶段,应用前景广阔。纳米金刚石具有纳米材料的性质,容易发生团聚,采用搅拌球磨法、超声法、静电纺丝法等手段能够解决纳米金刚石的团聚问题。针对特定的应用目的,还需要对纳米金刚石进行化学改性。研究者采用羧化、氢化、氨化、酰胺化、酰氯化和羟化等化学改性方法,在纳米金刚石表面形成一些化学官能团,通过改变、调整和设计纳米金刚石表面的化学活性,降低纳米金刚石的凝聚,改进其在溶剂(或其他基体)中的溶解度和分散能力。改性后的纳米金刚石在生物成像、生物印记、生物传感、靶向特定细胞药物传输和组织工程等领域的应用研究获得了快速的发展。纳米金刚石经化学改性后表面官能团增多,能与聚合物通过共价键结合,其在聚合物中的分散得以改善,能明显提高聚合物的导热性能,非常适合作为复合材料的增强相。此外,改性后的纳米金刚石还被广泛用作光催化材料、摩擦材料、光电材料、自清洁材料等,展现出很大的研究价值。本文归纳了纳米金刚石用作功能材料的研究进展,在介绍纳米金刚石的改性方法、团聚与分散的基础上,重点介绍了纳米金刚石及其复合材料在前述诸多领域的应用情况,以期为拓展和深入纳米金刚石基于功能材料的应用研究提供参考。

关键词：金刚石纳米金刚石超硬材料纳米复合材料功能材料

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工艺参数对Nd∶YAG烧结致密化的影响

热加工工艺 2010年第2期39卷 52-55页

作者：孟庆新梁宝岩李海云苏春辉长春工业大学吉林长春130012 长春理工大学吉林长春130022 吉林工程技术师范学院吉林长春130052

以高纯Y2O3、Al2O3和Nd2O3粉体为原料,少量纳米SiO2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd∶Y3Al5O12(Nd∶YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y2O3原料颗粒度和烧结气氛对Nd∶YAG烧结致密化的影响。结果表明,机械合金化氧化物混合粉... 详细信息

以高纯Y2O3、Al2O3和Nd2O3粉体为原料,少量纳米SiO2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd∶Y3Al5O12(Nd∶YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y2O3原料颗粒度和烧结气氛对Nd∶YAG烧结致密化的影响。结果表明,机械合金化氧化物混合粉体,可明显细化氧化物颗粒,促进Nd∶YAG的烧结。在1600℃保温8 h,对球磨20 h的粉体压坯真空烧结得到的Nd∶YAG块体相对密度达99%,晶粒大小约为10μm;采用纳米Y2O3粉体作真空烧结原料,可提高烧结活性,获得细晶和高致密度的Nd∶YAG陶瓷,对混合粉体球磨20 h压坯烧结可得到晶粒大小为2μm、相对密度为98.5%的Nd∶YAG块体;在氩气保护下常压烧结,得到的Nd∶YAG块体组织难以辨认,而且残留许多孔隙。

关键词： Nd ∶Y3Al5O12 球磨 Y2O3原料烧结气氛真空烧结

碳纳米管为碳源放电等离子体烧结反应合成碳化物

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陶瓷学报 2017年第1期38卷 53-58页

作者：梁宝岩张艳丽张旺玺冯燕翔中原工学院材料与化工学院河南郑州450007 金刚石技术国家地方联合工程实验室河南郑州451191

采用碳纳米管为碳源,与Ti、Si和B元素,通过放电等离子烧结反应分别合成了不同的碳化物材料。研究了各产物的物相组成以及微观形貌。结果表明,通过放电等离子烧结可快速反应合成各种碳化物材料。各产物中都有碳纳米管团聚区域形成。Ti-... 详细信息

采用碳纳米管为碳源,与Ti、Si和B元素,通过放电等离子烧结反应分别合成了不同的碳化物材料。研究了各产物的物相组成以及微观形貌。结果表明,通过放电等离子烧结可快速反应合成各种碳化物材料。各产物中都有碳纳米管团聚区域形成。Ti-碳纳米管体系中有较多量的碳纳米管残留。B_4C与SiC产物中残留少量的碳纳米管。B_4C与SiC晶粒发育良好,晶粒生长的比较大。在较高温度(1500℃),形成的B_4C晶粒大小为75μm,大部分SiC晶粒平均晶粒可达50μm。此外,在Si-碳纳米管体系会形成Ni-Si共晶液相,促进其反应合成与晶粒生长发育。

关键词：碳纳米管放电等离子烧结碳化物

立方氮化硼用量及粒度对其同钛铝碳结合剂的反应程度的影响

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金刚石与磨料磨具工程 2016年第5期36卷 38-41页

作者：梁宝岩张旺玺冯燕翔穆云超中原工学院材料与化工学院郑州451191 金刚石技术国家地方联合工程实验室郑州451191

为研究CBN用量对Ti_3AlC_2结合剂CBN复合材料的影响,使用不同质量配比的Ti3AlC2粉体和CBN粉体通过放电等离子体烧结的方式制备试样,并对比其物相组成和显微形貌。结果表明：当CBN质量分数为10%时,试样的主相为Ti_3AlC_2、CBN和TiC;当CB... 详细信息

为研究CBN用量对Ti_3AlC_2结合剂CBN复合材料的影响,使用不同质量配比的Ti3AlC2粉体和CBN粉体通过放电等离子体烧结的方式制备试样,并对比其物相组成和显微形貌。结果表明：当CBN质量分数为10%时,试样的主相为Ti_3AlC_2、CBN和TiC;当CBN质量分数为20%~40%时,生成了TiC、TiN、AlN、TiB_2等物相。另一方面,当CBN质量分数为10%和20%时,CBN表面会形成厚约10μm的过渡层;当CBN质量分数为30%和40%时,CBN与基体间没有过渡层。若选用粒度尺寸为10μm的CBN（质量分数为10%）进行烧结,则复合材料中出现许多气孔,基体主相为TiC等轴晶粒且在CBN表面形成厚度1~2μm的过渡层。CBN质量分数越大或粒度尺寸越小,其同Ti_3AlC_2的反应越充分、过渡层越薄。

关键词： Ti3AlC2 立方氮化硼复合材料放电等离子体烧结

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面向材料科学与工程专业的研究性教学探索

河南化工 2024年第1期41卷 68-70页

作者：王卓赵慧君梁宝岩中原工学院材料与化工学院河南郑州450007

针对地方高校学生创新能力不足问题,在材料科学与工程专业探索将研究性教学理念深度融入学生培养全过程,使学生改善学习策略,熟悉研究过程,增强分析和判断思维,提高终身学习和解决实际问题的能力。从研究性教学的理论内涵、教学设计、... 详细信息

针对地方高校学生创新能力不足问题,在材料科学与工程专业探索将研究性教学理念深度融入学生培养全过程,使学生改善学习策略,熟悉研究过程,增强分析和判断思维,提高终身学习和解决实际问题的能力。从研究性教学的理论内涵、教学设计、教学实施及效果评估等层面进行系统探讨,提出将研究性教学持续融入材料科学与工程专业本科生培养,以提高学生的学习效率,实现更全面的素质能力培养。

关键词：研究性教学学习能力创新能力材料科学与工程

反应烧结碳材料表面异质外延生长SiO_2晶体的研究

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人工晶体学报 2015年第11期44卷 3103-3107页

作者：张旺玺梁宝岩王艳芝张艳丽孙玉周穆云超中原工学院材料与化工学院郑州450007 中原工学院建筑工程学院郑州450007

利用高温反应烧结在不同结构碳材料表面热蒸发进行二氧化硅(SiO_2)晶体的外延生长。采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)分析和研究了碳材料表面生成物的物相组成与显微形貌,探讨了SiO_2晶体的外延生长机理。研究结... 详细信息

利用高温反应烧结在不同结构碳材料表面热蒸发进行二氧化硅(SiO_2)晶体的外延生长。采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)分析和研究了碳材料表面生成物的物相组成与显微形貌,探讨了SiO_2晶体的外延生长机理。研究结果表明,不同结构碳材料表面能外延生长SiO_2晶体,但形态不同。在碳纤维表面形成颗粒和短晶须状SiO_2晶体,在石墨片上形成凸起团聚状SiO_2晶体,而在金刚石表面首先形成了Si-O涂层,然后在Si-O涂层上生长棒状SiO_2体。碳材料外延生长SiO_2晶体是首先通过热蒸发法使Si沉积到碳材料表面,然后Si与体系中的O反应形成SiO_2晶核,在不同结构碳材料表面生长SiO_2晶体。

关键词：热蒸发法碳材料二氧化硅异质外延生长

机械诱发自蔓延反应合成Ti_3AlC_2的机理研究

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燕山大学学报 2009年第1期33卷 1-3,14页

作者：王明智梁宝岩韩欣燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004

以3Ti/Al/2C粉体为原料,采用机械合金化的方法以合成Ti3AlC2材料。研究结果表明,在机械合金化过程中诱发自蔓延反应,反应会产生大量坚硬的小块体颗粒,大小约为0.2～11mm。粉体的组成相为TiC、Ti3AlC2、Ti2AlC,而块体仅含有TiC和Ti3AlC2... 详细信息

以3Ti/Al/2C粉体为原料,采用机械合金化的方法以合成Ti3AlC2材料。研究结果表明,在机械合金化过程中诱发自蔓延反应,反应会产生大量坚硬的小块体颗粒,大小约为0.2～11mm。粉体的组成相为TiC、Ti3AlC2、Ti2AlC,而块体仅含有TiC和Ti3AlC2。获得的粉体和块体产物中Ti3AlC2含量分别约为63wt%和84.8wt%。提出了一个机械诱发自蔓延反应合成Ti3AlC2的反应机制,即Ti3AlC2是从固相TiC与Ti-Al液相中形核并长大。

关键词：机械合金化 Ti3AlC2 反应机理

放电等离子烧结制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料

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中国陶瓷 2016年第7期52卷 21-24页

作者：徐世帅张旺玺梁宝岩冯燕翔中原工学院材料与化工学院郑州451191

采用TiB_2和Ti_3AlC_2微粉为原料,利用放电等离子烧结技术制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料,研究了Ti_3AlC_2含量对TiB_2陶瓷的致密度、物相微观结构以及力学性能的影响。结果发现在压力30MPa、1400℃条件下,添加钛铝碳含量为20~30wt%... 详细信息

采用TiB_2和Ti_3AlC_2微粉为原料,利用放电等离子烧结技术制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料,研究了Ti_3AlC_2含量对TiB_2陶瓷的致密度、物相微观结构以及力学性能的影响。结果发现在压力30MPa、1400℃条件下,添加钛铝碳含量为20~30wt%时制得的陶瓷复合材料含有较多的孔洞,且主要分布在TiB_2颗粒间,样品密度偏低,硬度低于570HV。当添加的Ti_3AlC_2量为40wt%时,样品的微观结构中孔洞数量降低且孔径变小,硬度高达1040HV。提高60TiB_2烧结温度至1600℃,物相TiB_2沿晶面(001)发生较明显的取向,样品60TiB_2的微观结构中孔洞消失或存在量极少,致密度高达4.393g/cm^3,硬度高达2400HV。

关键词： TiB2 Ti3AlC2 陶瓷复合材料放电等离子烧结技术