高温高压下合成金刚石单晶用新型触媒材料的研究与设计_刘晓兵

工业设计材料与加工工艺考试题及答案

1、金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 2、金属材料的使用性能是指材料在使用过程中表现出来的性能，它包括机械性能、物 理性能和化学性能等。 3、金属材料的工艺性能是指材料对各种加工工艺适应的能力，它包括铸造性能、压 力加工性能、焊接性能和切削加工性能等。 4、根据载荷作用性质不同，载荷可分为静载荷、冲击载荷、疲劳载荷等三种。 5、材料按照其化学组成可以分为金属材料、非金属材料、复合材料和有机材料四类。 6、材料基本性能包括固有特性和派生特性。 7、材料的工艺性能包括切削加工工艺性能、铸造工艺性能、锻造工艺性能、焊接工艺性能、热处理工艺性能等。 8、工业产品造型材料应具备的特殊性能包括感觉物性、加工成型性、表面工艺性和环境耐候性。 9、钢铁材料按化学组成分为钢材、纯铁和铸铁；其中钢材按化学组成分为碳素钢和合金钢。 10．铸铁材料按照石墨的形态可分为可锻铸铁、灰口铸铁和球墨铸铁三种。 11、变形铝合金主要包括锻铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和防锈铝合金。 12、金属制品的常用铸造工艺包括砂型铸造、熔模铸造和金属型铸造等。 13、金属材料的表面处理技术包括表面改质处理、表面精整加工和表面被覆处理。 14、塑料按照其重复加工利用性能可以分为热塑性塑料和热固性塑料。 15、塑料制品的成型工艺主要包括吹塑成型、挤塑成型、吸塑成型、注塑成型等。 16、陶瓷材料根据其原料、工艺和用途，可以分为传统陶瓷和近代陶瓷两大类。 17、陶瓷制品的工艺过程一般包括原配料、坯料成型和窑炉烧结三个主要工序。 18、陶瓷制品的坯体成型方法主要有压制成型、可塑成型和注浆成型三种。 19、陶瓷制品的旋压成型可以分为覆旋旋压法和仰旋旋压法两种。 20、日用陶瓷制品可以分为陶器、瓷器和炻器。其中陶器的气孔率和吸水率介于炻

氮化物纤维增强氮化硼陶瓷基透波复合材料的制备与性能研究

目录 摘要 (i) Abstract (iii) 第一章绪论 (1) 1.1研究背景与意义 (1) 1.2高温透波材料的性能要求 (2) 1.3透波陶瓷材料的研究进展 (5) 1.3.1氧化物透波陶瓷 (5) 1.3.2氮化物透波陶瓷 (8) 1.4陶瓷基透波复合材料的研究进展 (11) 1.4.1透波陶瓷纤维 (11) 1.4.2氧化物纤维增强陶瓷基复合材料 (15) 1.4.3氮化物纤维增强陶瓷基复合材料 (18) 1.5陶瓷基透波复合材料的主要制备工艺 (19) 1.5.1透波复合材料的主要制备工艺 (19) 1.5.2BN界面相涂层的制备工艺 (21) 1.6选题依据与研究内容 (23) 1.6.1选题依据 (23) 1.6.2研究内容 (24) 第二章实验过程与研究方法 (25) 2.1主要实验原料 (26) 2.1.1增强纤维 (26) 2.1.2陶瓷先驱体 (26) 2.2材料制备 (27) 2.2.1PIP工艺制备氮化硼基透波复合材料 (27) 2.2.2CVD法制备氮化硼涂层 (27) 2.3组成、结构与形貌分析 (27) 2.4性能测试 (28) 2.4.1纤维单丝拉伸强度测试 (28) 2.4.2密度与孔隙率测试 (29) 2.4.3力学性能测试 (29)

2.4.4显微硬度与显微模量测试 (30) 2.4.5纤维-基体界面剪切强度测试 (31) 2.4.6热物理性能测试 (31) 2.4.7介电性能测试 (32) 2.4.8电导率测试 (32) 2.4.9烧蚀性能测试 (32) 第三章环硼氮烷裂解转化制备氮化硼陶瓷研究 (33) 3.1聚环硼氮烷裂解产物的特性研究 (33) 3.1.1液态环硼氮烷的交联固化 (33) 3.1.2聚环硼氮烷的无机化过程 (34) 3.1.3聚环硼氮烷裂解产物的结晶性 (36) 3.2环硼氮烷转化制备BN块体陶瓷研究 (41) 3.2.1密度与微观形貌 (42) 3.2.2有序化程度与取向度 (44) 3.2.3力学性能 (45) 3.2.4热物理性能 (53) 3.2.5介电性能 (55) 3.2.6抗氧化性能 (58) 3.3本章小结 (60) 第四章SiNO f/BN复合材料的制备与力学性能研究 (62) 4.1硅氮氧纤维的组成、结构与耐温性 (62) 4.1.1原始纤维分析 (62) 4.1.2高温结构演变 (64) 4.1.3高温热处理对纤维力学性能的影响 (67) 4.2SiNO f/BN复合材料的制备与微观结构 (69) 4.2.1PIP致密化过程与优化 (69) 4.2.2裂解温度对复合材料密度与孔隙率的影响 (72) 4.2.3复合材料的物相与微观形貌 (75) 4.3SiNO f/BN复合材料的力学性能 (77) 4.3.1室温力学性能 (77) 4.3.2高温力学性能 (88) 4.4SiNO f/BN复合材料失效过程的原位分析与模拟 (91) 4.4.1复合材料失效过程的原位分析技术 (91) 4.4.2不同裂纹萌生的临界应变 (94)

Cu-Fe基金刚石复合材料金刚石石墨化的热力学及动力学分析

Cu-Fe基金刚石复合材料金刚石石墨化的 热力学及动力学分析 张杰李文生董洪峰刘毅李亚明 （兰州理工大学甘肃省有色金属新材料国家重点实验室兰州 730050） 摘要利用真空热压烧结技术制备切屑大理石和花岗岩的Cu-Fe基金刚石复合材料锯片刀头。通过热力学和动力学理论计算分析及扫描电镜、X射线衍射仪和激光拉曼光谱仪试验分析判断烧结刀头中金刚石的石墨化程度。结果表明：1093K、13MPa真空烧结刀头中的金刚石在热力学上不稳定，金刚石-石墨相变可以自发进行；但在动力学上是稳定的，金刚石石墨化概率可忽略不计。拉曼光谱和X射线衍射分析验证了实验中金刚石没有发生石墨化。 关键词Cu-Fe基复合材料；金刚石；石墨化；热力学；动力学 0 引言 从上世纪30年代粉末冶金技术进入金刚石工具制造业以来，特别是1954年人造金刚石的诞生，使得金刚石工具制造业获得了迅速的发展。金刚石工磨具广泛应用于地质勘探、石材、机械、汽车及国防工业等各个领域制造，机械加工用的磨具、地质钻头及石材锯切工具等[1,2]。特别是金属基金刚石工磨具作为一种特殊的复合材料，以其特有的性能在非金属及硬脆材料加工方面（70%应用于石材开采加工）获得了愈来愈广泛的应用[3,4]。由于Co与金刚石相匹配的各种优良性能，传统的金刚石工具大部分是以Co(18-25wt.％)为粘结剂金属，但是在我国，钴资源极其匮乏，而且是重要的战略物质，这就导致钴的价格是居高不下，所以现在研究代钴配方成为一个热点[5,6,7]。而Cu-Fe基复合材料又是近期发展起来的新型材料，它具有高强度、高导电率及良好的导热性，且硬度高、耐磨性好，受到越来越广泛的应用[8]，兰州理工大学采用真空热压烧结方法制备了低钴含量的Cu-Fe基金刚石复合材料刀头，用以切屑大理石和花岗岩[2]。 金刚石的石墨化严重影响金刚石的热导率、强度、硬度以及结构等，使其在界面处容易产生应力集中而导致显微裂纹的出现，在应用过程中发生非正常断裂或金刚石早期脱落, 严重影响金刚石工磨具的使用性能。总所周知，在低温条件下金刚石是亚稳相，而高温下便自发转化为石墨相。 本文对制备的以Cu-Fe基粉末为结合剂的金刚石刀头中金刚石的石墨化进行实验分析，并进行热力学和动力学理论验证，为金刚石工磨具制造工艺提供实验及理论依据。 1 实验方法 1.1 试样制备 制备Cu-Fe基粉末烧结金刚石复合材料刀头胎体的化学成分(质量分数)如表1所示。电解铜粉粒度为200～250目、纯度≥99.7%，铁粉为氧化还原铁粉，粒度180～200目，纯度≥99.7%。钴粉和镍粉为电解粉末，粒度250～300目、纯度≥99.7%。金刚石选用MBD12型，粒度40～50目。

金刚石_铜复合材料热导率研究

金刚石/铜复合材料热导率研究* 刘永正 (北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室,北京100095) 摘 要: 采用放电等离子烧结法制备了金刚石/铜复合材料,并研究了增强体粒径及体积分数对复合材料热导率的影响。结果表明复合材料的热导率随粒径的增大而略有增加,当体积分数10%时热导率最高。X 射线衍射谱图显示制备过程中金刚石未发生石墨化。关键词: 金刚石/铜;复合材料;热导率 中图分类号: TB331文献标识码:A 文章编号:1001 9731(2009)增刊 0323 03 1 引 言 随着电子技术的不断发展,电子元器件集成化程度越来越高,发热量也越来越大,微处理器及功率半导体器件在应用过程中常常因为温度过高而无法正常工作。散热问题是电子信息产业发展面临的主要技术瓶颈之一[1,2]。金刚石的室温热导率为600~2200W/(m K),热膨胀系数0.810-6/K[3]。目前人工合成金刚石技术已十分成熟,生产成本大幅下降,使人造金刚石在复合材料中的大规模应用成为可能。如何发挥金刚石的高导热性质来制备各种复合材料,是各国科学家广泛关注的问题[4~7]。 在金属材料中,铜具有良好的热导率,但其热膨胀系数过大,因此可以考虑以铜为基体,金刚石颗粒为增强体制备金刚石/铜复合材料。本文采用放电等离子烧结法制备了金刚石/铜复合材料,主要研究了金刚石的粒径及体积分数对复合材料热导率的影响。 2 实 验 实验用原料为电解铜粉(纯度99.7%),人造金刚石为颗粒形状不规则的普通研磨级单晶金刚石(粒径分别为20~30、40~60、60~80 m)。将金刚石颗粒与铜粉按金刚石所占体积分数分别为5%、10%、20%、40%、60%进行配料,然后在混料机中进行混料。将混合后的粉末装入直径 20m m的石墨模具中,在SPS 1050T放电等离子烧结炉中真空加压烧结,压力20M Pa,烧结温度900!,到温后保温5min,随炉冷却至200!后取出。 采用线切割的方法加工 10m m3m m的圆片,采用Archim edes排水法测量复合材料的密度,用LFA447激光导热性能测试仪测定材料的热扩散系数和比热,并计算出材料的热导率;采用JSM 5600LV型扫描电子显微镜观察复合材料的微观形貌;采用D8 Adv ance X射线衍射仪对复合材料进行物相分析。 3 结果与讨论 3.1 粒径对复合材料热导率的影响 表1为采用放电等离子烧结法制备的40%(体积分数)的金刚石/铜复合材料的热导率对比数据。一般来说,金刚石的粒度越细,缺陷越少,导热性能也越好;但另一方面粒度越细,比表面积越大,复合材料中增强体与基体的结合界面越多,界面处的热损耗也越多。在金刚石/铜复合材料体系中,粒径大小带来的界面的影响要大于颗粒本身缺陷的影响,因此复合材料的热导率随着金刚石粒径的增大而略有增加。 表1 不同粒径的金刚石/铜复合材料性能Table1T he properties of diamond/copper composites w ith different sizes of diamo nd particles 样品粒径( m)热导率(W/(m K)) 1#20~30248 2#40~60251 3#60~80256 3.2 金刚石含量对复合材料热导率的影响 对于颗粒增强金属基复合材料的热导率是可以根据基体和颗粒材料的热导率以及颗粒在基体中的含量来进行计算的。比较重要的有Brugg em an理论模型、Lew is和Nielsen半经验模型、M ax w ell理论模型等[8],这些模型的建立基础是:圆球形增强体颗粒在基体中均匀分布,颗粒与基体界面忽略不计。H assel man和Johnson在M axw ell理论的基础上考虑了颗粒对热导率的影响,将单一颗粒体积分数的函数转变为与增强体颗粒体积分数、尺寸大小的函数,并引入了界面热阻的概念,具体方程式如下[9]: 323 刘永正:金刚石/铜复合材料热导率研究 *基金项目:国防科技重点实验室基金资助项目(9140C4403080705) 收到稿件日期:2009 05 15 通讯作者:刘永正 作者简介:刘永正 (1980?),男,黑龙江齐齐哈尔人,工程师,主要从事新型复合材料研究。

(完整版)设计材料及加工工艺整理

设计材料及加工工艺（章节总结）

第一章概论 1.1 设计与材料纵观人类的进化史，与人类的生活和社会发展密不可分的有很多因素，其中材料的的开发、使用和完善就是其中之一。 材料是人类生产各种所需产品和生活中不可缺少的物质基础。可以说我们生活的周围任何物品都离开材料。材料科学的发展，使产品形态产生了根本变化，材料的发展，更是推动了人们生活的进步。 1.2 产品造型设计的物质基础材料在产品造型设计中，是用以构成产品造型，不依赖于人的意识而客观存在的物质，所以材料是工业造型设计的物质基础。 工艺：材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。是人类认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。 材料与工艺是设计的物质技术条件，与产品的功能、形态构成了产品设计的三大要素。而产品的功能和造型的实现都建立在材料和工艺上。 1.3 材料设计 1.材料设计的内容 产品造型中的材料设计，以“物—人—环境的材料系统为对象，将材料的性能、使用、选择、制造、开发、废弃处理和环境保护啊看成一个整体，着重研究材料特性与人、社会、环境的协调关系，对材料的工学性，社会性、经济性、历史性、生理性、心理性和环境性等问题进行平衡和把握，积极评价各种材料在设计中的使用和审美价值，是材料的特性和产品的物理功能和犀利功能达到高度的和谐统一，是材料具有开发新产品和新功能的可行性，并从各种材料的质感中获取最完美的结合和表现，给人以自然，丰富、亲切的视觉和触觉的综合感受。产品造型的材料选择中，我们不仅要从材料本身的角度考虑材料的功能特性，还要考虑整个材料设计系统。 材料设计的方式出发点：原材料所具有的特性与产品所需性能之间的比较。 两种主要方式：（从产品的功能用途出发，思考如何选择和研制相应材料（从原料出发，思考 如何发挥材料的特性，开拓产品的新功能，甚至创造全新的产品。 材料与产品的匹配关系产品设计包含功能设计、形式设计，在产品设计中都要匹配。 材料性能的三个层次：核心部分是材料的固有性能；中间层次世人的感觉器官能直接感受的材料性能；外层是材料性能中能直接赋予视觉的表面性能。 产品功能设计所要求的是与核心部分的材料固有性能相匹配，而在产品设计中除了材料的形态之外，还必须考虑材料与使用者的触觉、视觉相匹配。 1.4 设计材料的分类 1.按材料的来源分类：①天然材料②技工材料③合成材料④复合材料⑤智能材料或应变材料按材料的物质结构分类：①金属材料②无机材料③有机材料④复合材料 按材料的形态分类：①线状材料②板状材料③块状材料 1.5 材料特性的基本特性 从材料特性包括：①材料的固有特性，即材料的物理化学特性②材料的派生特性，即材料的加工特性材料的感觉特性和经济特性。 特性的综合效应从某种角度讲决定着产品的基本特点。 1.5.1 材料特性的评价 材料特性的评价：①基础评价，即以单一因素评价②综合评价，即以组合因素进行评价。 1.5.2 材料的固有特性材料的固有特性是由材料本身的组成、机构所决定的，是指材料在使用条件下表现出来的性能，他受外界条件的制约。 1.5.3 材料的派生特性材料的派生特性包括材料的加工特性、材料的感觉特性、环境特性和材料的经济性。 第二章材料的工艺特性材料的工艺特性是指：材料适应各种工艺处理要求的能力，材料的工艺性包括材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。他是材料固有特性的综合反映，是决定材料能否进行加工或如何

工业设计专业材料与工艺课程研究

工业设计专业材料与工艺课程研究 摘要：从社会发展对工业设计人才的需求出发，以工业设计专业现状与材料及工艺课程特点为切入点，分析了该课程实践部分关于课程深度、实践内容、教师能力和配套资源四个方面存在的问题，并提出了相对应的实践教学改革方法，为现代工业设计教育提供一定的参考。 关键词：材料与工艺课程；工业设计专业；实践教学 １工业设计专业与材料与工艺课程现状 相比其他欧美国家，我国的工业设计发展历史较短，只有３０年左右的时间。目前国内很多高校都开设了工业设计专业，培养了大批工业设计方面的人才。工业设计是一个综合性很强的学科，它本身依托于艺术专业，同时又要求具备一定的机械、材料等专业知识能力。由此可见，工业设计专业具有艺术与理工相结合的特征。因此，要注重学生知识、能力方面的综合性［１］。作为一门在国内发展时间不长的专业，各高校工业设计专业的教学模式相差比较大，一部分偏向工科教学，一部分偏向艺术教学，还有的高校在教学上偏向某一类产品的设计，例如工业设计专业的家具设计方向。不了解材料的属性，材料的加工工艺及技术就会影响到产品材质的选用和产品成型的实现［２］。学生掌握的材料与工艺知识，既要在知识性、学术性上得到合理的体现，学生更应该从实际的设计应用角度来认识相关的材料与工艺知识［３］。通过该课程的学习，学生可以对常用产品设计材料有全面的认识和了解，掌握不同设计材料的特性及加工工艺、成型方法，使学生对材料及加工工艺进行思考和创意，把握新材料和新工艺的发展动态，在设计中适当地选择材料和加工工艺，学会应用材料知识解决设计问题，不断解析产品形态、功能、结构、色彩、材料、工艺之间的关系，把握设计方向。 ２课程现存问题 ２．１课程内容庞杂，深度不够

热压烧结制备氮化硼为基体的陶瓷复合材料的研究进展刘欢讲解

热压烧结制备氮化硼陶瓷复合材料的研究进展 刘欢*，张宁，张天文，阚洪敏，王晓阳，龙海波 （沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室，沈阳110044） 摘要：本文介绍了利用热压烧结制备六方氮化硼复合陶瓷的工艺过程和致密化过程，分析了 AlN/BN、Si3N4/BN和SiC/BN复合陶瓷在力学性能、耐热性能、加工性能和介电性能方面的影 响因素，最后对氮化硼复合陶瓷的未来发展趋势进行了展望。 关键词：热压烧结；六方氮化硼；致密化；氮化硼复合陶瓷 Advances on the Study of boron nitride ceramic composite materials by hot pressing LIU Huan, ZHANG Ning, ZHANG Tian-wen, KAN Hong-min, WANG Xiao-yang, LONG Hai-bo (Liao Ning Provence key Laboratory of Advanced Material Preparation Processing，Shenyang University, Shen Yang 110044, China) Abstract: This paper reviews the technological craft process and densification process of hexagonal boron nitride composite ceramic by hot pressing. The factors affecting on the mechanical properties, heat resistance, processing properties and dielectric properties of AlN/BN, Si3N4/BN and SiC/BN composite ceramic are analyzed. Finally, the future development trend of boron nitride composite ceramic is previewed. Keywords: hot pressing; hexagonal boron nitride; densification；boron nitride composite ceramic 氮化硼（BN）是一种非氧化物陶瓷材料，其晶体结构与石墨极其相似，常见的有立方晶体（c-BN）和六方晶体（h-BN）两种结构，由于c-BN硬度和模量极高且合成条件要求极为苛刻, 同时在高温下h-BN可以转化为c-BN，所以对h-BN的青睐较多。h-BN陶瓷具有耐高温、导热性好、低的热膨胀系数和低的介电常数[1,2]、较高的电阻率和介电性能、优良的加工性能、与大多数金属不反应、化学稳定性好等优异性能，可以作为高温环境下盛放物品的容器和井下防爆电机的绝缘散热片、高温热电偶的保护套管，雷达天线罩，以及熔炼多种有色金属和稀有金属的坩埚、器皿、输送泵等部件[3]。 随着h-BN陶瓷研究的日益加深，鉴于上述h-BN的优越性能，对h-BN陶瓷及其复合陶瓷的研究日益备受关注，目前制备h-BN陶瓷方法主要有以下几种：无压烧结[4]、反应烧结[5]、自蔓延高温合成[6]和热压烧结，但是由于无压烧结需要的烧结温度高且致密化不好；反应烧结中产生氧化硼，易潮解；自蔓延合成中常常由于内部原料接触不充分和反应放出气体，影响产物的转化率和致密度；而热压烧结由于是在高温、高压环境下，合成温度较低且致密化效果好，并且热压烧结制备BN陶瓷在氮气或氩气氛围下，没有明显熔点，最高使用 *基金项目：国家自然科学基金项目（51372156，51101104）；辽宁省高校科技计划（L2013455）；沈阳市科学基金项目（F13-318-1-46） 作者简介：刘欢(1989-)，男(汉），硕士研究生，山东人，主要从事纳米陶瓷材料的研究。

产品设计的材料与工艺教学大纲

《产品设计的材料与工艺》教学大纲 课程编号：1072043 总学时：48 学分：3 开课对象：工业设计课程类别：专业选修课 课程英文译名：Material and technology of Product Design 一、课程性质与教学目标 （一）课程性质和基本目标 产品设计的材料与工艺是艺术设计专业的一门专业选修课，设计学科是一门艺术与科学交叉融合与应用性强的新学科，设计是人类的需求与目的、材料的工艺结构、技术的原理组合、造型的审美形式等重要因素构成的一个完整的系统，不可分割，相关的材料与工艺知识是设计的重要因素和基础。 本课程通过理论讲课和实践联系相结合的课程教学，使学生能理解常见的材料的性质及其加工手段，合理应用材料知识解决设计问题，在产品设计中能选择适当的材料和加工工艺，运用材料的属性体现产品所需要具备的特征。 （二）课程对能力素质培养的作用 让学生掌握与产品设计相关的各种常见材料的性能、加工、成型和表面处理技术；培养学生能够合理应用材料知识来解决设计问题，在产品设计中能选择适当的材料和加工工艺； 二、学时分配表 三、教学内容和基本要求 第一单元: 课程概述 基本要求: 了解本课程的基本内容、性质和学习方法，为更有效地学习后面的内容打下基础。 节序单元内容学时数

1·1 课程性质、学习目的、学习内容与学习方法 1 1·2 材料工艺与设计的关系 1 第二单元：金属材料及工艺 基本要求: 对金属材料及其加工工艺有一定的了解，并对设计中常用的金属材料有较好的掌握；结合设计实践，使学生在设计中对金属材料及其工艺选用有一定的体验。 节序单元学时数 2·1 金属材料概述、金属分类、一般性质 1 2·2 产品设计中常用金属 1 2·3 金属成型工艺 8 2·4 金属表面工艺 2 第三单元：陶瓷与玻璃及其工艺 基本要求: 能够在熟练掌握陶瓷、玻璃材料的性质与工艺的基础上，学会在设计实践中合理地选用玻璃、陶瓷材料。 节序单元内容学时数 3·1 陶瓷材料及其工艺 3 3·2 玻璃材料及其工艺 3 3·3 产品设计中陶瓷、玻璃产品应用的例子 2 第四单元：塑料橡胶及其工艺 基本要求: 使学生在熟练掌握塑料、橡胶的特性及工艺的基础上，学会在设计实践中科学选用塑料、橡胶及其工艺。 节序单元内容学时数 4·1 塑料概述 1 4·2 塑料的分类以及常见塑料 4 4·3 塑料成型工艺 4 4·4 塑料后期工艺 2 4·5 橡胶及其工艺 1 第五单元：木材以及木作工艺 基本要求:让学生在了解木材及竹子特性与工艺的基础上，使学生在设计中对木材及竹子材料及其工艺选用有一定的体验。 节序单元内容学时数 5·1 木材概述 1 5·2 常用木材 4 5·3 木材工艺 5 5·4 竹材工艺 1 第六单元：复合材料及其工艺 基本要求: 在熟练掌握符合材料特性及其工艺的基础上，学会如何科学选用各种复合材料及其相应工艺，并通过设计实践加强动手能力，进一步领悟设计选材的适应性原则。 节序单元内容学时数 6·1 复合材料概述 1 6·2 玻璃钢及碳纤维复合材料 1 第七单元：新材料及其工艺

氮化硼复合材料研究进展_高世涛

第32卷第5期硅酸盐通报 Vol．32No．52013年5月 BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY May ，2013 氮化硼复合材料研究进展 高世涛，张长瑞，刘荣军，曹英斌，王思青 （国防科学技术大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室，长沙410073） 摘要：本文从氮化硼复合材料的优异性能出发，介绍了近年来氮化硼复合材料的研究进展和应用，综述了几种制备氮化硼复合材料的工艺路线，并就氮化硼复合材料目前制备工艺存在的问题和应用前景进行了展望。关键词：氮化硼；复合材料；制备工艺中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001- 1625（2013）05-0872-06Research Progress of Boron Nitride Composites GAO Shi-tao ，ZHANG Chang-rui ，LIU Rong-jun ，CAO Ying-bin ，WANG Si-qing （Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers and Composites Key Laboratory ， National University of Defense Technology ，Changsha 410073，China ） 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51102282）；湖南省高校科技创新团队支持计划；陶瓷纤维与复合材料国防科技大学创新群体资 助；航空科学基金（2012ZF88006） 作者简介：高世涛（1988-），男，硕士研究生．主要从事陶瓷基复合材料的研究．通讯作者：张长瑞．E- mail ：crzhang@nudt．cn Abstract ：Based on the excellent properties of boron nitride composites ，this paper reviews the new progress and application of biron nitride composites ，and several synthesis methods of boron nitride composites are illustrated．In addition ，the existing problems and the development for the methods are discussed． Key words ：boron Nitride ；composites ；synthesis methods 1引言 BN 是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，它和C2是等电子体，因此和碳单质具有相似的晶体结构，常 见的BN 有类似于石墨的六方晶型（h-BN ）和类似于金刚石的立方晶型（c-BN ）［1］。BN 具有耐高温、抗热振、抗氧化、高热导率、高电阻率、高介电性能、自润滑、低密度、良好的加工性、耐化学腐蚀、与多种金属不浸润等 优良的物理和化学特性［2］ 。将BN 引入复合材料中不仅可以充分发挥BN 陶瓷的优势，同时可以弥补单相BN 陶瓷材料机械性能偏低，抗雨蚀性差，难以制成大形状构件等不足，得到具有优异综合性能的复合材料，在热防护材料、高温透波材料、高性能航空摩擦材料、抗氧化涂层材料等领域［3-6］ 具有广泛的应用前景，是近 年来复合材料研究的热点之一。 2BN 复合材料的制备工艺 根据复合材料不同的设计组成、结构与性能参数等因素，需要采用不同的制备复合材料的方法。目前制 备BN 复合材料常用的方法有高温烧结工艺、气相沉积渗透工艺、溶液浸涂工艺和先驱体浸渍裂解工艺。

用掺硼金刚石(BDD)电极的电化学氧化协同作用和臭氧(O3)的工业废水处理

Synergy of electrochemical oxidation using boron-doped diamond (BDD)electrodes and ozone (O 3)in industrial wastewater treatment M.A.García-Morales a ,G.Roa-Morales a ,?,Carlos Barrera-Díaz a ,Bryan Bilyeu b ,M.A.Rodrigo c a Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable,UAEM-UNAM,Carretera Toluca-Atlacomulco,Km 14.5,Campus San Cayetano,C.P.50200,Toluca Estado de México,Mexico b Department of Chemistry,Xavier University of Louisiana,New Orleans 70125,LA,USA c Department of Chemical Engineering,Facultad de Ciencias Químicas,Universidad de Castilla-La Mancha,Campus Universitario s/n 13071Ciudad Real,Spain a b s t r a c t a r t i c l e i n f o Article history: Received 9October 2012 Received in revised form 22October 2012Accepted 23October 2012 Available online 27October 2012Keywords: Electrooxidation Ozone BDD Wastewater COD O 3-BDD coupled process This work evaluates the coupling of electrochemical oxidation and ozonation to reduce the high organic load of industrial wastewater quickly and effectively.Ozonation alone is shown to only reduce the COD of waste-water by about 45%.Electrochemical oxidation using boron-doped diamond electrodes reduces the COD by 99.9%,but requires over 2h per 0.7L batch.However,when the two processes are coupled,the COD is re-duced by 99.9%along with most color and turbidity in about an hour.The coupled process practically elimi-nates the COD,color,and turbidity without the addition of chemical reagents or changing the pH and doesn't generate any sludge,so it is both effective and environmentally friendly. ?2012Elsevier B.V.All rights reserved. 1.Introduction Industrial ef ?uents are dif ?cult to treat using traditional biological systems due to the high variations in their compositions.Unlike munic-ipal wastewater,industrial sources have higher organic load,color,and pH which ?uctuate [1,2].While traditional biological reactors are very effective in digesting the organic matter in municipal wastewater into carbon dioxide and water,the effectiveness drops considerably when treating industrial wastewater.Biological reactors typically only reduce 50%of the biochemical oxygen demand (BOD 5)and 35%of the chemical oxygen demand (COD)[3,4]. Due to the limitations of biological reactors,industrial wastewater is typically pretreated using physical –chemical processes such as co-agulation –?occulation.However,these processes generate large quantities of sludge and usually require pH adjustments and chemical reagents,all of which create their own environmental issues [5,6].Co-agulation –?occulation is not ef ?cient in the removal of dissolved (persistent)chemical pollutants. In recent works we have shown that combining electrocoagulation and ozone produces synergistic effects in wastewater treatment [7,8].However,the use of electrooxidation with boron-doped diamond (BDD)electrodes in conjunction with ozone for treating industrial ef ?u-ents has not yet been reported. Both electrooxidation and ozonation are advanced oxidative pro-cesses based on the generation of hydroxyl radicals (OH ?),which have high oxidation potential and degrade of a wide range of contam-inants.In particular,BDD electrodes have high anodic stability,a wide working potential window,and low stable voltammetric background current in aqueous media [9,10].Therefore,the electrochemical be-havior of BDD electrodes have been investigated with the goal of de-veloping applications for wastewater treatment [11,12].On the other hand,ozonation is an ef ?cient and powerful oxidizing process well known for its degradation of organic compounds.The limitations to these processes are the time required for electrooxidation and the ef-fectiveness of ozonation,so neither alone is truly industrially practical. Thus,this study evaluates the synergy of the two processes com-pared to the ef ?ciency and effectiveness of the individual ones.The effectiveness is evaluated in terms of color,turbidity and chemical ox-ygen demand (COD)reduction.The in ?uence of operating parame-ters such as time of treatment,current density,and initial pH is also evaluated. 2.Materials and methods 2.1.Wastewater samples Wastewater samples were collected from the treatment plant of an industrial park,which receives the discharge of 144different facil-ities.Therefore,the chemical composition of this ef ?uent is rather Electrochemistry Communications 27(2013)34–37 ?Corresponding author.Tel.:+527222173890;fax:+527222175109.E-mail address:groam@uaemex.mx (G. Roa-Morales).1388-2481/$–see front matter ?2012Elsevier B.V.All rights reserved. https://www.360docs.net/doc/1611584657.html,/10.1016/j.elecom.2012.10.028 Contents lists available at SciVerse ScienceDirect Electrochemistry Communications j o ur n a l h o m e p a g e :w w w.e l s e v i e r.c o m /l o c a t e /e l e c o m

纳米金刚石弥散强化铜基复合材料的研究

纳米金刚石弥散强化铜基复合材料的研究1 赵乃勤，师春生，乔志军 天津大学材料学院，天津（300072） E-mail:nqzhao@https://www.360docs.net/doc/1611584657.html, 摘要：采用粉末冶金法制备纳米金刚石弥散增强铜基复合材料（ND/Cu）,研究了复合材料的微观结构和性能。结果表明：纳米金刚石在铜基体中均匀分布，复合材料的硬度和高温稳定性明显提高；ND/Cu复合材料的耐磨性能随着纳米金刚石含量的增加明显提高。 关键词：纳米金刚石，粉末冶金，铜基复合材料，磨损性能 1. 引言 弥散强化铜基复合材料具有较高的强度和导电导热性，目前已广泛应用于集成电路引线框架、电阻焊电极、电触头等材料。铜基复合材料在使用过程中由于摩擦、导电等原因往往造成使用温度较高，而高温下复合材料的软化会使其强度和耐磨等性能大幅下降，因此提高铜基复合材料的耐磨性和高温稳定性具有十分重要的意义。近年来纳米材料作为弥散增强相在复合材料中所表现出的优良性能引起了广泛关注，以纳米材料增强的铜基复合材料在保持铜本身高导电导热性的同时明显提高了材料的高温稳定性和耐磨性等，代表着高性能铜基复合材料的发展方向[1-5]。爆炸法制备的纳米金刚石（ND）是纳米材料界的新成员，不但具有硬度高、导热性优良、润滑性和耐磨性好等特点，而且具有纳米材料的奇异性能，作为复合材料的增强相具有很好的应用前景，因此受到工程技术专家的广泛关注[6-7]。本文采用粉末冶金法制备ND/Cu复合材料，重点研究了ND/Cu复合材料的硬度、高温稳定性和摩擦磨损性能。 2. 实验 实验所用原料为200目电解铜粉（纯度＞99.9％），增强相为2～10nm纳米金刚石，铜粉和纳米金刚石的形貌如图1所示。 图1 电解铜粉（a）和纳米金刚石（b）的形貌图 Fig.1 Morphologies of electrolytic copper powders (a) and nanodiamonds (b) 采用粉末冶金法制备ND/Cu复合材料，制备工艺流程如图2所示。 1本课题得到教育部博士点基金（No:20050056062）的资助。

金刚石-铝复合材料的研究现状

金刚石/铝复合材料的国内研究现状 中国矿业大学（北京）材料系辛军伟 金刚石/铝复合材料的制备方法主要有液态浸渗法和粉末冶金法两大类。其中，粉末冶金法主要有放电等离子烧结法和高温高压烧结法；液态浸渗法又包括无压浸渗法、气体压力浸渗法、挤压铸造法。 国内关于金刚石和金属的复合材料的研究，有一大部分的研究工作是将金刚石复合材料作为超硬材料和刀具材料来看待，主要精力在于研究金刚石复合材料的硬度、成型工艺、耐磨性等方面，即金刚石和金属复合材料刀具和耐磨用具的制造加工。对于金刚石/铝复合材料作为新型导热功能材料的研究，国内有北京航空材料研究院、北京科技大学、北京有色金属研究总院、中南大学等单位有相关的科研结果报道。 制备金刚石/铝复合材料仍然存在许多难点,例如铝对金刚石的润湿性不够好，高温下金刚石有石墨化的倾向，铝可能会与金刚石反应等,这些因素均会导致材料的综合性能下降。因此,调节好铝和金刚石的比例,控制好制备过程中的工艺参数等,在改善金刚石与金属润湿性的同时,减小其界面热阻,对于获得稳定的高性能复合材料有十分重要的影响。 1、冯号,于家康,薛晨等.电子封装用金刚石/铝复合材料的显微组织与热膨胀性能[J],2010,19(4):59-62 中南大学冯号等人，用AlSi7合金做金属基体，用化学气相沉积法制备表面镀层，在750℃和6～7Pa的真空镀下微镀钛30min。通过气相沉积钛和金刚石表面碳反应生成碳化钛镀层。采用气体压力浸渗法制备出了金刚石/铝复合材料。但仅就其热膨胀系数进行研究，获得金刚石/铝复合材料的热膨胀系数在7.0×10-6~8.5×10-6之间。 2、陈惠，李尚劼，贾成厂等.金刚石粒径对高温高压法制备金刚石－铜复合材料性能的影响[J].复合材料制备与工艺,503-506 北京科技大学陈惠等人，本文采用高温高压法制备了金刚石－铜复合材料，分析了不同金刚石粒径对复合材料的微观组织、致密度和热导率性能的影响规律。结果表明:超高压法能够制备出致密度高达99%的金刚石－铜复合材料。随着金刚石粒径的增大复合材料热导率显著提高。当粒径为500～600μm时，热导率最高达318.7W/(m·K)，高于传统电子封装材料的热导率，能够很好地满足高发热密度电子封装材料散热的要求。 3、刘永正.金刚石/铝复合材料影响因素研究[J].超硬材料工程，2009,21（5）：15-17 北京航空材料研究院刘永正采用无压浸渗法制备了金刚石/铝复合材料，研究了浸渗温度、金刚石粒径、体积分数等因素对复合材料热导率的影响，在浸渗温度800℃下制备出热导率为298W/m.K、密度为3.17g/cm3的金刚石/铝复合材料。 4、郭静,孙久姗,孙璐等.铝-金刚石双相连续导热复合材料的制备[J].粉末冶金工业，2010，20(3):17-20 北京科技大学郭静等人，采用放电等离子烧结（SPS)工艺制备出了密度为3.05g/ cm3的铝-金刚石双相各自连续复合导热材料。但仅就制备方法和连续复合化工艺