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FeMnNiCr系高熵合金及其复合材料微观组织和力学性能研究

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FeMnNiCr系高熵合金及其复合材料微观组织和力学性能研究

作者：赵晨朦南京理工大学

学位级别：硕士

本文采用真空感应熔炼技术制备了FeMnNiCr系高熵合金及其复合材料,并通过原位拉伸、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射、X射线衍射等手段对退火热处理、合金化后的高熵合金及其复合材料的微观组织形貌、结构、力学性能以及断裂方式进... 详细信息

本文采用真空感应熔炼技术制备了FeMnNiCr系高熵合金及其复合材料,并通过原位拉伸、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射、X射线衍射等手段对退火热处理、合金化后的高熵合金及其复合材料的微观组织形貌、结构、力学性能以及断裂方式进行表征分析,主要实验内容和结果如下:FeMnNiCr高熵合金中,等原子比合金为FCC+BCC双相结构,以FCC为主相。增加Fe含量降低Ni含量后合金BCC相增多;强度较高的BCC相的提高使FeMnNiCr合金抗拉强度达662 MPa,延伸率为24%。降低Fe含量提高Ni含量后,FeMnNiCr合金变为单相FCC结构。由于FCC的良好均匀变形能力FeMnNiCr合金延伸率高达47%。在FeMnNiCr合金中添加Nb元素后,材料内出现树枝晶,随着Nb含量的增加FeNb Laves相的产生提高了材料强度。在FeMnNiCr中同时添加C和V原子后,C与Cr生成CC,V固溶在合金中。FeMnNiCr VC试样抗拉强度提高至989 MPa,这归因于细晶强化、固溶强化以及沉淀强化的共同作用。Ti-C系FeMnNiCr复合材料中原位生成TiC颗粒增强体。Ti-C添加量为10 vol.%时材料获得最好的强塑性匹配(抗拉强度856 MPa,延伸率34%)。Ti与C原子除生成TiC外,部分固溶到基体中。固溶C降低材料层错能,提高加工硬化率。对10 vol.%Ti-C复合材料在不同温度下进行退火热处理后,发现800℃退火保温1 h后材料抗拉强度增加到1173 MPa,然而塑性却快速下降至12%。Ti-B系FeMnNiCr基复合材料在FCC相中生成Fe Cr B晶须和Ti B颗粒,随Ti-B体积分数的升高,复合材料的强度升高但塑性下降。5 vol.%Ti-B复合材料的抗拉强度最高为924 MPa,延伸率为14%,硬度为678 HV。在600℃退火保温2 h后,其强度进一步提高到1153 MPa,延伸率仅略有下降(11%)。退火后BCC相长大并呈等轴状转变降低了材料内部的应力集中现象,推迟了裂纹萌生。Ti-C-B系FeMnNiCr基复合材料中,TiC颗粒和Fe Cr B晶须同时产生,未观察到Ti B颗粒。相对FeMnNiCr基体而言复合材料的强度和塑性均有所改善但其综合力学性能低于10 vol.%Ti-C系复合材料。随着Ti、C含量降低,该复合材料塑性降低。在Ti-C-B体系中,Ti和C的增塑作用显著,然而Ti和B的增强作用被抑制。

关键词：复合材料高熵合金晶须力学性能退火热处理

SDBS含量对碱式氯化镁晶须的影响及其表征

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广东化工 2023年第1期50卷 12-14页

作者：郭子超司伟丁超大连交通大学材料科学与工程学院辽宁大连116028 大连市生态环境事务服务中心辽宁大连116023

以氯化镁、氨水、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为原料,采用液相沉淀法,考察SDBS的含量对产物形貌及物相结构的影响。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射、能谱分析等表征手段,证实添加1 mL、0.05 mol/L的SDBS后,可获得碱式氯... 详细信息

以氯化镁、氨水、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为原料,采用液相沉淀法,考察SDBS的含量对产物形貌及物相结构的影响。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射、能谱分析等表征手段,证实添加1 mL、0.05 mol/L的SDBS后,可获得碱式氯化镁为主晶相的晶须,其直径50~100 nm,长度5~10μm。晶须表面平直光滑,为单晶结构。当SDBS添加量增大后,反而会在颗粒表面形成胶束状结构,不利于晶须的生成。对该碱式氯化镁晶须进行乙二胺水热处理,可获得自组装结构的纯相六方片状氧化镁,其形貌规则,尺寸均一,厚度约25 nm,直径约300 nm。

关键词： SDBS 碱式氯化镁晶须表征自组装

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磷石膏制备硫酸钙晶须的结晶行为

岩石矿物学杂志 2015年第6期34卷 835-843页

作者：王宝川彭同江郝翊翔汪丹浩西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室四川绵阳621010 西南科技大学分析测试中心四川绵阳621010

以磷石膏为原料制备硫酸钙晶须,从固液比、溶剂浓度、溶解温度以及降温速率对晶须影响的4个方面研究了晶须的结晶行为。对磷石膏和晶须进行了分析测试;利用显微观察及图像分析,讨论了实验条件对晶须长度、长径比和晶须形貌的影响;结合... 详细信息

以磷石膏为原料制备硫酸钙晶须,从固液比、溶剂浓度、溶解温度以及降温速率对晶须影响的4个方面研究了晶须的结晶行为。对磷石膏和晶须进行了分析测试;利用显微观察及图像分析,讨论了实验条件对晶须长度、长径比和晶须形貌的影响;结合结晶学原理讨论了晶须的结晶行为。结果表明,随固液比的增大,晶须长度和长径比先降后升;随溶剂浓度的增大,晶须的长度和长径比上升;随溶解温度的增大和降温速率的增加,晶须的长度和长径比下降。所制备的晶须平均长度为200~400μm,平均长径比为25~30。晶须长度和长径比的变化能够反映晶须形貌的变化。晶须的结晶分为晶核的形成和晶须的生长两个阶段,实验条件通过影响晶核形成的速率、过饱和度以及磷石膏的溶解量对晶须的结晶行为产生影响。

关键词：磷石膏硫酸钙晶须结晶

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改性晶须的制备及对PE绝缘导热性能的影响

塑料科技 2021年第4期49卷 20-23页

作者：石锦闪贵州电子信息职业技术学院贵州凯里556000

用十六烷基三甲氧基硅烷对碱式硫酸镁晶须进行表面改性,并将改性晶须与聚乙烯(PE)共混后挤出,得到PE/改性晶须复合材料,与PE/未改性晶须复合材料进行对比,探讨了晶须含量与复合材料性能的关系。实验结果表明:改性晶须能够明显提升PE的... 详细信息

用十六烷基三甲氧基硅烷对碱式硫酸镁晶须进行表面改性,并将改性晶须与聚乙烯(PE)共混后挤出,得到PE/改性晶须复合材料,与PE/未改性晶须复合材料进行对比,探讨了晶须含量与复合材料性能的关系。实验结果表明:改性晶须能够明显提升PE的抗张性能和弯曲模量,但会明显降低PE的断裂伸长率,改性PE复合材料综合力学性能优于PE/未改性晶须复合材料。改性晶须相较于未改性晶须,能够明显提高PE的电阻率和水接触角,提高PE的绝缘性能和防覆冰性能。改性晶须能够明显改善PE的导热性能。当改性晶须含量为30份时,复合材料具有较高的刚性、导热性和电阻率,以及极低的亲水性,相比于纯PE,更适合作为绝缘材料使用。

关键词：晶须聚乙烯界面改性绝缘导热

碱金属掺杂硫酸钙短晶的常压水热法合成与热稳定性分析

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硅酸盐通报 2017年第11期36卷 3581-3586,3594页

作者：黄健朱杨黄昊马保国武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

以磷石膏为原料,采用常压水热法,在Ca^(2+)、Na^+、K^+氯化物电解质溶液体系中制备了硫酸钙晶须。研究了产物硫酸钙的晶体形貌、晶体结构、受热失水温度和晶体生长控制机理。结果表明:在10wt%~30wt%Ca^(2+)、Na^+、K^+的氯化物电解质溶... 详细信息

以磷石膏为原料,采用常压水热法,在Ca^(2+)、Na^+、K^+氯化物电解质溶液体系中制备了硫酸钙晶须。研究了产物硫酸钙的晶体形貌、晶体结构、受热失水温度和晶体生长控制机理。结果表明:在10wt%~30wt%Ca^(2+)、Na^+、K^+的氯化物电解质溶液,水热结晶产物形貌均为长径比范围在3~7的短晶。其中,在Ca^(2+)、Na^+、K^+氯化物体系下,磷石膏分别转化为CaSO_4·0.5H_2O、Na_2Ca_5(SO_4)_6·3H_2O(水钠钙矾石)、K_2Ca(SO_4)_2·H_2O(多钙钾石膏)短晶,晶体受热失水温度分别约为161.2℃、259.4℃与489.8℃。探讨了所掺杂碱金属离子的对短晶结构与热稳定性的影响。为硫酸钙基晶须在塑料改性的应用研究和工业化生产奠定研究基础。

关键词：磷石膏晶须晶体结构热稳定性

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pH对磷石膏生产石膏晶须过程影响的研究

武汉理工大学学报 2015年第2期37卷 22-27页

作者：蹇守卫孙孟琪李小生苏英马保国武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

磷石膏是磷酸生产中产生的固体废渣,用于制备石膏晶须并且可以充分利用资源,减少污染。采用常压水化法制备磷石膏晶须,探究pH对水处理前后磷石膏的晶须生长情况的影响。结果表明:磷石膏中的杂质能够抑制硫酸钙的分解,降低磷石膏的溶解度... 详细信息

磷石膏是磷酸生产中产生的固体废渣,用于制备石膏晶须并且可以充分利用资源,减少污染。采用常压水化法制备磷石膏晶须,探究pH对水处理前后磷石膏的晶须生长情况的影响。结果表明:磷石膏中的杂质能够抑制硫酸钙的分解,降低磷石膏的溶解度,且Ca3(PO4)2的生成抑制了硫酸钙的再沉淀,延缓了硫酸钙晶须生成时间和降低了晶须的质量;水处理后的石膏较处理前石膏更适宜于生长晶须,晶须的杂质也更少;pH=5是晶须生长的最佳pH,在此pH下,石膏具有最大的溶解度,晶须具有最大的长径比,可达到56。

关键词：磷石膏晶须 pH

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制备工艺对氮化硅泡沫陶瓷中晶须生长的影响

硅酸盐学报 2012年第9期40卷 1294-1299页

作者：李和欣余娟丽张笑妍杨金龙黄勇清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

采用直接起泡法,通过氮化硅颗粒稳定泡沫机制制备氮化硅泡沫陶瓷,研究了烧结温度、保温时间、烧结氮气压、烧结助剂(Al2O3+Y2O3)添加量以及Al2O3与Y2O3质量比对氮化硅泡沫陶瓷中晶须生长的影响,分析了泡沫陶瓷的微观结构。结果表明:通... 详细信息

采用直接起泡法,通过氮化硅颗粒稳定泡沫机制制备氮化硅泡沫陶瓷,研究了烧结温度、保温时间、烧结氮气压、烧结助剂(Al2O3+Y2O3)添加量以及Al2O3与Y2O3质量比对氮化硅泡沫陶瓷中晶须生长的影响,分析了泡沫陶瓷的微观结构。结果表明:通过工艺条件的控制可得到由长柱状β-Si3N4晶粒构成的显微结构;当烧结温度为1750℃、保温时间为4 h、烧结气压为0.9 MPa、烧结助剂添加量为6%(质量分数)、Al2O3与Y2O3质量比为1:1时,β-Si3N4晶粒的长径比达到12以上。

关键词：氮化硅泡沫陶瓷烧结助剂晶须颗粒稳定泡沫

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水热条件下黄磷炉渣废料制备碳酸钙晶须

人工晶体学报 2011年第3期40卷 801-806页

作者：刘来宝张云升赵冬梅张礼华唐凯靖东南大学材料科学与工程学院南京211189 西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地绵阳621010

本文采用黄磷炉渣制备白炭黑后的残留废液为原料,尿素作为沉淀剂制备碳酸钙晶须,系统研究了晶型控制剂(MgCl2)的浓度、反应温度、反应时间、尿素和残留废液的体积比等因素对碳酸钙晶须形貌和物相组成的影响,所得产品通过X射线衍射、扫... 详细信息

本文采用黄磷炉渣制备白炭黑后的残留废液为原料,尿素作为沉淀剂制备碳酸钙晶须,系统研究了晶型控制剂(MgCl2)的浓度、反应温度、反应时间、尿素和残留废液的体积比等因素对碳酸钙晶须形貌和物相组成的影响,所得产品通过X射线衍射、扫描电镜进行了分析与表征。研究结果表明,反应温度140℃,反应时间3 h,(NH2)2CO∶CaCl2体积比为1∶3,晶型控制剂为0.3 mol/L的条件之下,可获得平均长度在50μm,长径比为10左右的碳酸钙晶须。

关键词：黄磷炉渣碳酸钙晶须

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吸水膨胀丁腈橡胶的制备及增强机理研究

吸水膨胀丁腈橡胶的制备及增强机理研究

作者：段攀峰贵州大学

学位级别：硕士

吸水膨胀橡胶（Water Swelling Rubber,简称WSR）是一种新型功能高分子材料,自上世纪70年代末问世以来,就受到人们广泛关注。WSR是通过在基体（橡胶）中引入亲水性物质,在保证自身弹性和力学性能几乎不变的情况下,同时具备一定的吸水性... 详细信息

吸水膨胀橡胶（Water Swelling Rubber,简称WSR）是一种新型功能高分子材料,自上世纪70年代末问世以来,就受到人们广泛关注。WSR是通过在基体（橡胶）中引入亲水性物质,在保证自身弹性和力学性能几乎不变的情况下,同时具备一定的吸水性。本文以丁腈橡胶（NBR）为基体,聚丙烯酸钠（PAANa）为吸水组分,通过物理共混法制备了吸水膨胀橡胶,通过加入吸水助剂聚乙二醇（PEG-6000）来提高吸水性,同时加入补强剂炭黑、白炭黑、硫酸钙晶须、聚氨酯预聚体改善吸水膨胀橡胶物理机械性能,通过无转子硫化仪、橡胶加工分析仪、万能材料实验拉伸机及扫描电子显微镜等表征手段分析了吸水膨胀橡胶的硫化性能、硫变性能、力学性能、吸水性能及相容性,同时采用傅里叶红外光谱（FTIR）、热重（TG）对析出物进行分析,并使用拉曼图像分析吸水膨胀橡胶补强前后的吸水过程,所得结果如下:1)随着聚丙烯酸钠含量的增加,吸水膨胀橡胶物理机械性能下降,吸水膨胀性提高,质量损失率增大。聚丙烯酸钠与丁腈橡胶相容性较差,吸水过程中有大量吸水树脂呈凝胶状析出,并且随着吸水树脂含量的增加,WSR吸水后出现“翘曲”现象。聚丙烯酸钠粒径减小,WSR综合性能提升,吸水助剂PEG-6000的加入有助于提升WSR的吸水性能,但对物理机械性能有负面作用。（2）从填料体系来看,当用炭黑/白炭黑协同补强时,随着炭黑比例的增加,物理机械性能明显增强,而吸水膨胀率大幅下降,而当白炭黑比例增加时,机械强度提升不如炭黑,但吸水性能较好,完全用白炭黑补强时,吸水膨胀率可达93.57%。当炭黑/白炭黑为30/20时,WSR综合性能较好,吸水膨胀率为54.78%,拉伸强度为13.75MPa,质量损失率为3.6%。（3）在炭黑/白炭黑补强的基础上,加入硫酸钙晶须,进一步提升了WSR的综合性能,同时具有长径比的晶须为水分子的进入提供了通道,提升了吸水膨胀率。通过硅烷偶联剂KH570、11-100对晶须表面处理,处理后的晶须补强WSR效果更好,特别是11-100处理后,拉伸强度达到15.115MPa,吸水膨胀率为77%,质量损失率为3.54%。（4）以聚氨酯预聚体为增容剂,改善了白炭黑在橡胶中的分散性,提高了吸水膨胀橡胶的物理机械性能,同时间接改善了聚丙烯酸钠在橡胶基体中的分散,减缓了吸水速率,但提升了吸水膨胀橡胶的最终吸水膨胀率,降低了质量损失率。（5）未补强的橡胶试样强度主要受硫化作用影响,其强度相对较低,拉曼图像表明,未补强的试样,吸水树脂极易从试样中析出,而经炭黑补强后,在同样的时间内,吸水树脂只是溶胀并未析出。

关键词：丁腈橡胶吸水树脂晶须力学性能相容性