国家自然科学基金(51372176)
- 作品数：11 被引量：50H指数：5
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- 镍负载超细微晶石墨对铝碳耐火材料显微结构和力学性能的影响被引量：5
- 2014年
- 为充分发挥碳纳米管、微晶石墨和鳞片石墨等碳源在铝碳耐火材料中的协同强韧化作用,本工作首先采用高能球磨法研磨含硝酸镍的微晶石墨和氧化铝微粉制备了镍负载超细微晶石墨复合粉体,然后与鳞片石墨一起作为碳源,单质硅粉为添加剂,酚醛树脂为结合剂制备了铝碳耐火材料。结果表明:铝碳耐火材料中引入硝酸镍负载的超细微晶石墨复合粉时,在经1000℃处理的材料中可以观察到多壁碳纳米管和碳化硅晶须的形成,1200～1400℃下材料内碳化硅晶须明显增加。含这种负载催化剂复合粉的铝碳材料经1000～1400℃热处理后,材料的强度大幅度提高,材料断裂时位移量增大。可以认为上述通过超细微晶石墨复合粉引入的硝酸镍高温下原位催化树脂形成的碳纳米管,与超细微晶石墨、鳞片石墨复合碳源以及材料内部形成的碳化硅晶须产生协同增强增韧的作用,赋予铝碳材料更加优异的力学性能。
- 王恒李亚伟桑绍柏杨开保郁书中朱天彬王同生
- 关键词：复合碳源
- 膨胀石墨对镁碳耐火材料显微结构和性能的影响被引量：4
- 2015年
- 以膨胀石墨为碳源,部分取代镁碳耐火材料(含5wt%的鳞片石墨)中的鳞片石墨,借助X射线衍射仪、场发射扫描电镜、能谱仪以及三点弯曲测试仪等研究了膨胀石墨的添加对热处理后镁碳材料的显微结构、力学性能、抗热震性和抗氧化性的影响。结果表明:镁碳材料中引入0.2wt%的膨胀石墨在高温下可促进材料基体内片状Al N相形成,进而使试样的抗折强度和弯曲模量达到最大,分别为12.35 MPa和2.82 GPa;但是过量的添加将对材料的致密度产生负面影响,从而降低了材料的抗折强度和弯曲模量;膨胀石墨的添加显著提高了镁碳材料的抗热震性但对材料的抗氧化性不利;当膨胀石墨的加入量为0.5wt%时,镁碳材料的综合性能最好,若想加大膨胀石墨的添加量,需对其抗氧化性进行改善。
- 朱天彬李亚伟桑绍柏
- 关键词：力学性能抗热震性抗氧化性膨胀石墨镁碳耐火材料
- 镍改性酚醛树脂及其热解炭的表征被引量：3
- 2015年
- 通过配位反应,将镍离子结合在酚醛树脂结构中,得到镍改性酚醛树脂,实现了催化剂前驱体在树脂中的均匀分散。通过红外光谱仪和紫外分光光度计初步确定了镍离子在树脂中的配位结构。采用激光拉曼光谱仪对高温热解炭晶体结构进行表征。结果表明,镍改性酚醛树脂热解炭中有石墨烯生成,炭的结晶度提高。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜对热解炭的形貌和微观结构进行了表征,进一步表明镍改性酚醛树脂热解炭中有石墨烯生成且为少数层石墨烯。
- 马沛燃伍林童坤易德莲秦晓蓉胡盼胡适孟向楠曾萧李亚伟
- 关键词：热解炭石墨烯
- 硅修饰膨胀石墨对铝碳耐火材料显微结构与力学性能的影响被引量：2
- 2016年
- 首先在埋碳气氛1100-1300℃下热处理单质硅和膨胀石墨的混合物,制备硅修饰膨胀石墨,后将其引入到铝碳耐火材料中,研究了添加硅修饰膨胀石墨对材料显微结构和力学性能的影响。结果表明,当热处理温度由1100℃升高至1200℃,膨胀石墨表面原位生成β-SiC晶须数量逐渐增多,长径比增加;当热处理温度为1300℃时,膨胀石墨自身发生结构蚀变形成碳化硅晶须,同时其表面生成了长径比更大的β-SiC晶须和少量的方石英、β-Si3N4及Si2N2O等陶瓷相。在铝碳材料中引入硅修饰膨胀石墨时,其对材料力学性能产生显著的影响。对于800-1000℃处理的铝碳材料,引入低温处理（1100-1200℃）的硅修饰膨胀石墨能够显著提高材料的力学性能;而对于1200-1400℃处理的铝碳材料,引入硅修饰膨胀石墨,不利于改善铝碳耐火材料的力学性能。
- 徐小峰李亚伟王庆虎梁雄桑绍柏
- 关键词：膨胀石墨显微结构
- 炭黑种类对低碳铝碳材料显微结构和力学性能的影响被引量：13
- 2014年
- 以板状刚玉和活性氧化铝微粉为主要原料、4种不同种类的炭黑(N220,N330,N774,N990)为碳源、单质硅粉为添加剂,在埋焦炭条件下经800、1 000、1 200和1 400℃处理制备出低碳Al2O3-C耐火材料。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜,分别测定了材料的物相组成,观察了材料的显微结构,并借助于压汞仪检测了试样的孔径分布。采用三点弯曲法研究了材料的力学性能和断裂行为,采用水淬冷法研究了材料的抗热震性。结果表明:炭黑种类影响材料的显微结构与力学性能。试样内添加大粒径的炭黑时更有利于形成长径比大的碳化硅晶须,从而提高材料的力学性能。添加大粒径炭黑N990的试样经1 400℃处理后,其抗折强度较添加小粒径炭黑N220试样的抗折强度高出56%;小粒径炭黑有利于提高材料热震稳定性,其中,N330试样热震后的抗折强度保持率可达到62.99%,而N990试样的仅为37.4%。铝碳材料试样内碳化硅相呈粒状与晶须状,前者具有核壳结构,为炭黑颗粒与含硅物质反应形成,后者主要通过气相反应成核--生长机制形成。
- 廖宁李亚伟桑绍柏黄帆刘俊李云霞林正杰
- 关键词：炭黑铝碳材料显微结构力学性能热震稳定性
- 基于PFC^(2D)的镁碳质耐火材料断裂行为模拟研究被引量：1
- 2016年
- 将镁碳质耐火材料视为骨料和细粉基质组成的两相复合材料,采用基于离散元的颗粒流模拟软件PFC2D,将材料离散成刚性颗粒组成的模型,把颗粒细观参数的变化与宏观力学特性联系起来,构建镁碳质耐火材料在1000℃下的试验模型,模拟试样三点弯曲的载荷-位移曲线,对材料裂纹的扩展进行分析,并通过改变摩擦系数、平行粘结刚度比、孔隙率以及平行粘结弹性模量,对比分析细观参数对载荷力峰值大小的影响情况。结果表明,采用PFC2D可准确模拟镁碳质耐火材料在三点弯曲时的断裂行为;材料的摩擦系数和平行粘结弹性模量与试样所受最大载荷力呈正比关系,而孔隙率和平行粘结刚度比与试样所受最大载荷力呈反比关系。
- 常庆明程钊袁丹丹张浩桑绍柏潘成刚
- 关键词：镁碳质耐火材料离散元细观力学颗粒流
- 高温下铝碳耐火材料中多壁碳纳米管的结构演变被引量：8
- 2015年
- 利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及透射电子显微镜,研究了高温下以多壁碳纳米管为碳源、单质硅粉为添加剂的铝碳耐火材料中多壁碳纳米管的结构演变。结果表明:800℃时氧化导致部分碳纳米管管径减小;1 000℃处理后碳纳米管表面缺陷处形成碳化硅层,部分碳纳米管蚀变为碳化硅晶须;1 200及1 400℃处理后碳纳米管蚀变加剧,促进大量碳化硅晶须的生成。高温下铝碳材料中碳纳米管蚀变后主要以弯曲状Si C晶须存在,同时还观察到大量直杆状Si C晶须,其主要通过Si O与CO气相反应生长。
- 廖宁李亚伟桑绍柏
- 关键词：多壁碳纳米管
- 铜改性酚醛树脂的合成与表征被引量：3
- 2018年
- 将Cu(铜)离子引入热塑性PF(酚醛树脂)中,采用配位反应法合成了Cu改性PF。研究结果表明:采用FT-IR(红外光谱)法和紫外分光光度法对Cu改性PF的结构进行了表征,初步得到Cu离子在PF中的配位结构。TGA(热失重分析)结果显示,改性树脂在255、535℃时具有明显的吸热现象,热失重速率增大,1 000℃时的残炭率为58%。与普通树脂相比,改性树脂的固含量和残炭率分别提高了5%和7%,说明其耐热性明显增强。
- 丁建强伍林童坤陈亚桥李泽亚张琪刘盈张军锋饶文昊柳家明李亚伟
- 关键词：配位结构耐热性
- 添加硅和硅微粉氧化铝–碳纳米管耐火材料的制备与性能被引量：9
- 2017年
- 研究了铝碳耐火材料中多壁碳纳米管(MWCNTs)在添加硅和硅微粉条件下的结构演变以及添加单质硅、硅和硅微粉对材料性能的影响。结果表明:高温下材料内单质硅与二氧化硅反应,导致大量的SiO(g)形成,加快了800℃以上MWCNTs的结构演变进程,促进MWCNTs蚀变为SiC晶须。正是由于SiC晶须形成,添加硅和硅微粉铝碳耐火材料经1 400℃处理后的抗折强度达到22.56 MPa,而单独添加单质硅的试样仅为19.24 MPa。然而,对于材料的抗热震性来说,未添加硅微粉的试样热震后强度保持率为43.51%,明显高于硅微粉试样的28.65%,这主要是由MWCNTs有助于提高材料的韧性,而Si C晶须主要起到增强的作用。
- 廖宁李亚伟桑绍柏
- 关键词：显微结构硅微粉多壁碳纳米管
- 镍改性酚醛树脂热解形成石墨烯机理研究
- 2016年
- 通过配位反应,将镍离子引入酚醛树脂结构中,在惰性气氛保护下制备镍改性酚醛树脂,并将其分别在600、800、1000℃下进行碳化处理。XRD检测结果表明:600℃时热解碳出现明显的C(002)晶面衍射峰;当温度升高(800、1000℃)时,半峰宽增大,峰位左移,峰强度减小。SEM和TEM的检测结果表明,即使在1000℃下,普通酚醛树脂热解碳仍为无定形碳,而温度高于800℃后镍改性酚醛树脂热解碳中生成石墨烯,且升温和增大催化剂用量均有利于石墨烯生成。镍改性酚醛树脂炭化形成石墨烯的过程遵循"溶碳析碳机制"。
- 卓智华伍林孟向楠童坤乐晨马沛燃易德莲李亚伟
- 关键词：热解石墨烯
