黄家俊 1,2,3,*李月明 1,2,3孙熠 1,2,3李恺 1,2,3王竹梅 1,2,3
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院, 江西 景德镇333403
2 中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室, 江西 景德镇333403
3 江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室, 江西 景德镇333403
为了更好的满足无线通讯高频化的要求, 采用固相法制备了温度系数近零的(1-x)MgNb2O6-xCaTiO3(x=0, 0.02, 0.04, 0.08, 0.12, 0.16)微波介质陶瓷。研究了CaTiO3的加入量对MgNb2O6微观结构和介电性能的影响, 探究各物相的形成和烧结行为。结果表明: 适当的CaTiO3加入量能够促进MgNb2O6的烧结, 降低了烧结温度。通过X射线衍射分析, CaTiO3与MgNb2O6在高温时会反应生成CaNb2O6和Ti8O15、Ti2Nb10O29。增加CaTiO3的加入量, 会降低陶瓷的品质因数Q×f, 但同时会提高其介电常数εr和频率温度系数τf。当CaTiO3的添加量x=0.16时, 样品在1 250 ℃烧结4 h后具有最佳的微波介电性能: εr=21.6, Q×f=86 601 GHz, τf=-7.3×10-6/℃。
微波介质陶瓷 正温度系数材料 温度频率系数 微波介电性能 microwave dielectric ceramics positive temperature coefficient material temperature coefficient microwave dielectric properties
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院, 中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室, 江西景德镇 333403
2 中国建筑材料科学研究总院, 北京 100024
以福建龙岩高岭土、安徽钾长石、江西星子石英为陶瓷主要原料, 添加适量的硅酸锆为增强相, 研究了硅酸锆引入量、烧成温度、保温时间等因素对日用陶瓷性能的影响, 探究了硅酸锆颗粒弥散分布对日用陶瓷的强化机理。结果表明: 当引入硅酸锆含量为 6% (质量分数 ), 烧成温度为 1 300℃、保温时间为 30 min时, 强化效果最好, 抗弯强度从基础配方的(58±6) MPa提升至(106±11) MPa, 提升幅度为 83%。硅酸锆颗粒弥散分布在基体内部, 由于其与基体热膨胀系数的差异, 冷却过程中在基体内部产生径向压应力与切向张应力, 使裂纹在颗粒处钉扎, 从而提高了陶瓷强度。
日用陶瓷 硅酸锆 预应力 基体强化 porcelain zirconium silicate prestress matrix reinforcement
在陶瓷表面引入含压应力的涂层是一种有效的增强技术。本研究将氧化铝和石英粉混合浆料涂覆在预烧后的氧化铝坯体上, 无压共烧原位合成了热膨胀系数较低的莫来石-氧化铝涂层。利用降温过程中涂层内形成的残余压应力实现了氧化铝陶瓷的预应力强化。结果表明：随着涂层中石英掺量增加, 预应力氧化铝的强度出现先增大后减小的趋势; 当涂层中掺入石英的质量分数为15%时, 预应力增强效果最好, 涂层与基体界面结合紧密, 预应力氧化铝陶瓷的弯曲强度达到(549.44±27.2) MPa, 比普通氧化铝的强度提高了37.19%; 当涂层中掺入石英的质量分数增大到15%以上, 由于烧结收缩不匹配反而引起强度下降; 这种预应力增强效果会随着温度升高逐渐减弱, 当测试温度达到并超过1000 ℃时, 预应力氧化铝和普通氧化铝会具有大致相等的抗弯强度。由于表层压应力的存在, 预应力氧化铝还展现出更好的抗热震性能和损伤耐受性。
预应力强化 氧化铝陶瓷 低膨胀系数 弯曲强度 抗热震性能 pre-stressed strengthening alumina ceramics low coefficient of thermal expansion flexural strength thermal shock resistance 任德威 1,2,3,4,*李月明 1,2,3,4王竹梅 1,2,3,4李恺 1,2,3,4[ ... ]宋福生 1,2,3,4
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院
2 中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室
3 江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室
4 江西 景德镇 333403
γ-Ce2S3是一种无毒环保型大红无机色料，色泽鲜艳、遮盖力强、具有优异的抗紫外能力，但其抗氧化温度为350 ℃。为提升γ-Ce2S3大红色料的抗氧化温度，采用溶胶-凝胶法结合硫化升温工艺，合成了莫来石包裹的Na+掺杂型γ-Ce2S3大红色料 (记为γ-［Na］-Ce2S3@mullite)，研究了莫来石的合成条件、不同预烧温度对包裹色料前驱体形貌以及色度的影响，并分析了包裹色料的温度稳定性。结果表明：当烧结温度为1 300 ℃保温3 h、n(Al):n(Si)=3.2:2.0(n为摩尔)时，可合成短棒状和类球状的莫来石晶体；当预烧温度为400 ℃，可获得最佳色度值的包裹色料：L*=36.24、a*=41.86、b*=36.26，该色料在空气气氛下800 ℃保温10 min仍具有良好的色度值：L*=29.84、a*=20.83、b*=18.17，表明γ-［Na］-Ce2S3@mullite可使γ-Ce2S3的温度稳定性从350 ℃提升至800 ℃。
伽马硫化铈 溶胶-凝胶法 莫来石包裹色料 gamma cerium sulphide sol-gel method mullite coating pigments
1 中国建筑材料科学研究总院有限公司, 绿色建筑材料国家重点实验室, 北京 100024
2 中国国检测试控股集团股份有限公司, 北京 100024
3 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院, 景德镇 333403
本文提出了一种简单有效的预氧化处理方法, 用来强化反应烧结碳化硅(RBSC), 研究了800~1 300 ℃预氧化处理对其微观结构和力学性能的影响, 探究了含不同尺寸压痕裂纹的材料在氧化前后残余弯曲强度的变化规律。结果表明, 随着氧化温度的升高, RBSC的室温强度和Weibull模数均存在先下降后上升, 然后再下降的趋势, 主要原因是不同温度氧化后的RBSC表面形貌不同。在1 200 ℃下预氧化2 h, RBSC的弯曲强度和Weibull模数都明显变大, 强度提升了19.9%, Weibull模数由7.3提升到11.8。然而, 800 ℃低温氧化不完全和1 300 ℃高温氧化反应过于强烈均会导致弯曲强度和Weibull模数下降。在最优氧化条件(1 200 ℃氧化2 h)下, 含压痕裂纹(载荷20 N)的RBSC试样的残余弯曲强度在氧化后由201.1 MPa提高到324.2 MPa, 强化机理是高温氧化生成的SiO2能够消除材料表面缺陷和微裂纹。
反应烧结碳化硅 预氧化 裂纹自愈合 弯曲强度 Weibull模数 维氏压痕 reaction boned silicon carbide pre-oxidation crack self-healing flexural strength Weibull modulus Vickers indentation
1 1.景德镇陶瓷大学 材料科学与工程学院, 景德镇 333403
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海201899
3 3.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
4 4.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 中国科学院能量转换材料重点实验室, 上海201899
镁金属电池因为镁金属负极的高体积比容量(3833 mAh/cm3)和高安全性而日益受到关注。然而, Mg2+引起的极化效应抑制了Mg2+在固相中的扩散, 限制了镁金属电池的比容量。锂镁双盐电解液利用Li+代替Mg2+驱动正极反应, 能够绕开Mg2+在固相中扩散缓慢的问题。本工作研究了过渡金属硫化物CoS2在不同锂镁混合电解液中的电化学性能, 并分析了锂盐浓度和充放电电压区间对其转换反应和循环稳定性的影响。添加锂盐的策略提高了CoS2基镁金属电池的转换反应动力学, 当充电电位提高至2.75 V时, Mg-CoS2电池在LiCl-APC电解液中的循环稳定性得到显著提高, 在循环150次后, 其比容量仍能维持在275 mAh/g, 远高于在2.0 V截止电压条件下的33 mAh/g。电池容量衰减与CoS2正极在2.0 V充电电位下Co3S4的不可逆生成有关, 其长期循环中伴随的Co和S元素溶解加剧了容量的不可逆损失。本工作为过渡金属硫族化合物在转换反应型镁电池中的应用提供了一种激活策略。
镁金属电池 CoS2 锂镁双盐体系 正极材料 转换反应 magnesium metal battery CoS2 Li/Mg dual-salt system cathode material conversion reaction
1 中国建筑材料科学研究总院 绿色建筑材料国家重点实验室, 北京 100024
2 景德镇陶瓷大学 材料科学与工程学院, 景德镇 333403
同步提升陶瓷材料强度及损伤容限是陶瓷发展的核心问题。一百多年前预应力技术大幅提高混凝土和玻璃的弯曲强度, 并在世界上广泛应用以来, 预应力增强陶瓷材料的设计就成为一个百年梦想。本文总结了增强陶瓷的国内外研究进展, 并提出了全新的高强度高损伤容限复合陶瓷的预应力设计及模型, 通过优化表面预应力设计, 在陶瓷构件表面能够形成一层高度压缩应力, 从而阻止裂纹扩展, 并抵消外加拉应力, 达到提高陶瓷的强度及损伤容限的目的。这种预应力设计理论和规程可应用到结构陶瓷、建筑陶瓷和日用陶瓷等不同领域, 具有明显的通用性和广泛性, 且简单、经济, 不受构件尺寸和形状的限制, 因此极具应用前景。
预应力设计 陶瓷 高强度 损伤容限 综述 pre-stressed design ceramics strength damage tolerance review
景德镇陶瓷大学 材料科学与工程学院 中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室, 江西 景德镇 333403
采用水热法, 制得了管径约为10~15 nm、管长约为10~300 nm、管壁上附着NiO纳米颗粒的TiO2纳米管复合光催化剂（NiO/TiO2).采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电镜、X射线光电子能谱及紫外-可见漫反射光谱等技术对催化剂进行了表征; 以甲基橙为模拟污染物, 评价了纳米管的光催化活性.结果表明：NiO晶粒与TiO2晶粒结合形成p-n异质结, 有效地促进了光生电子和空穴的分离; NiO对可见光有强烈的吸收, 使复合TiO2纳米管在整个可见光区域均有很好的光吸收; 以上两点使NiO/TiO2纳米管可见光下的光催化活性大幅提升, 500℃煅烧后纳米管对甲基橙1 h分解比由纯TiO2纳米管的7.0%提升至NiO/TiO2纳米管的95.6%.
光催化 二氧化钛 p-n异质结 可见光 甲基橙 Photocatalysis Titanium dioxide p-n junctions Vsible light Methyl orange
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
为了得到用于平均原子模型中的自电离速率,采用准相对论组态平均的方法系统计算了Au的不同电离度、不同自电离态的自电离速率，计算时使用的波函数由Cowan程序得到；通过组态到组态的自电离速率得到了nl层次的单电子自电离速率（初态平均、末态平均）；在此基础上计算出了n层次的单电子自电离速率，这些数据可用于平均原子模型中自电离及其逆过程的计算。为了验证计算出的数据是否可靠，用细致能级层次的程序计算了部分数据点。通过比较和分析认为，除了少量高l的数据点计算得不够准确之外，当前的数据较为可靠，并用其它程序的计算结果对不准确的数据进行了替换。
平均原子模型 自电离速率 准相对论组态平均 等离子体中的原子过程 average atom model Auger rates quasi-relativistic configuration-average atomic processes in plasma
利用经过评估的原子过程参数,针对惯性约束聚变等离子体计算了等离子体中的特征发射光谱.研究发现离子特征谱线的共振线强度比值、伴线与共振线强度比值对等离子体温度变化很敏感,而特征谱线的线形函数对等离子体密度变化较敏感.基于这些规律,我们分析了中国工程物理研究院最近几年惯性约束聚变的内爆实验测量结果,初步得到了一些发次对应的等离子体温度和密度状态.
惯性约束聚变 谱线线形函数 等离子体的温度和密度
