介绍多的关注都集中在陶瓷/金属纳米复合材料,因为这种材料的发展提供优秀的机械和多功能特性[1,2]。亚博网站下载多功能陶瓷/金属纳米复合材料等2O3/ Ni纳米复合材料表现出独特的机械性能和特有的磁性功能[3]。这些气缸或矩形形状的三维(3 d)捏造了笨重的纳米复合材料粉末冶金过程。然而,这些材料以前是由粉末冶金过程,很难机机械性亚博网站下载能改善的结果。这些材料的加工成本高所以排除广泛的工业应用。亚博网站下载 通常情况下,二维(2 d)陶瓷/金属纳米复合材料膜细微观结构显示异常交通和磁性取决于电影中的金属含量。膜式陶瓷/金属纳米复合材料可以应用于太阳能热收集器[4],固体氧化物燃料电池电极[5],远程压力传感器的应用[6],多孔膜[7],[8]和金属陶瓷联合保税材料。亚博网站下载然而,很难制造nanocomposite-structured电影与传统粉末的过程。 为了克服陶瓷/金属纳米复合材料的形状和尺寸限制,应开发新型多维陶瓷/金属纳米复合材料的过程。最近,许多新颖的形成过程开始讨论一个基于单体的水中悬浮体作为起始状态。在这些过程中,重要的是要控制粒子的相互作用合成稳定的水中悬浮体。基于单体的水中悬浮体属性发挥实质性的作用在决定最终的样本的属性和应用的范围(9、10)。这个稳定的悬浮决定最终产品的属性与克服形状限制。 在目前的研究中,最优水单体悬浮条件和工艺路线(铸造和涂层)制造的多维(3 d形状复杂和2 d影片)2O3/ Ni纳米复合材料。最终标本之间的关系性质和制备条件是研究通过系统的制造3 d2O3悬挂/ Ni纳米复合材料在不同条件下合成和reduction-sintering。也集中于小说的二维旋转涂布过程的稳定2O3/ NiO水性单体悬浮体,减少分散NiO的电影,和致密化行为的2 d2O3本研究/ Ni纳米复合材料薄膜。 实验解决化学路线被选中来获取2O3/ NiO(5卷% Ni)粉末混合物[3]。单体和交联的三维铸造和2 d涂料、甲基丙烯酰胺N, N´,methylenebisacrylamide (5 wt %,比5:1)溶解在去离子水。Poly-acrylic酸(PAA)被添加到该解决方案作为分散剂。一份基地2O3/ NiO混合物被添加到解决方案和球磨24 h。流变测量转动stress-controlled流变仪进行估计流变学行为和化学物质数量之间的关系。 立即反应引发剂和催化剂被添加在铸造和涂层之前,矩形和复杂形状(螺栓螺母)模具用于3 d铸造。同时,暂停spin-coated在多晶2O3衬底(10×10×2毫米)条件下的3000 rpm, 20秒的2 d纳米复合材料。艾尔2O3基质是地面粗糙表面和抛光(# 100)(0.5µ米)镜面。干燥过程是在相对湿度控制执行室RH是90%,温度是30°C。一个脱脂一步空气500°C。完全debinded绿色标本减少氢流在700°C 1 h;然后,在氩气氛强化。 三点弯曲试验是用来测量断裂强度。磁性纳米复合材料的特点是使用鱿鱼磁强计测量的27ºC。多维观察标本的形态场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)。 结果与讨论悬架优化作为解决化学路线2O3/ NiO混合粉末已成功合成。在水中悬浮体过程中,重要的是要保持良好的流动性能的高度solid-loaded悬挂。不可能合成一个稳定的高度solid-loaded水中悬浮体没有添加高分子分散剂。确定最合适的分散剂,导致最佳分散状态,5 wt %单体悬浮固体装载50卷%2O3与不同数量的PAA / NiO准备(图1)。这些测试的结果证实,分散剂的浓度强烈影响水中悬浮体的流变行为。低于1 wt %分散剂,粘度超过可用的测量范围(虚线),但下降迅速增加分散剂含量1.75 wt %。进一步增加导致粘度增加由于饱和的粒子表面吸附PAA[9],这消除了依赖PAA浓度悬浮液的流变学。
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图1所示。流变曲线5 wt %单体和50卷%固体加载2O3暂停/ NiO准备不同的分散剂。 |
图2显示了粘度的变化与固体加载的2O3/ NiO混合单体解决方案包含1.75 wt % PAA和5 wt %单体。粘度增加略以固体装载50卷%,并进一步增加到51.5卷%导致粘度迅速增加。分析在给定数量的图1和图2中,据悉,分散剂的浓度和固体加载强烈流变行为的影响2O3/ NiO悬挂。通常,1.75 wt %的悬浮分散剂,50卷%固体加载被选为多维的进一步调查2O3/ Ni纳米复合材料。
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图2。流变行为5 wt %单体和1.75 wt %分散剂集中悬挂不同的固体加载。 |
水悬浮铸造 投3 d标本完全干燥和debound湿度控制。debound Al2O3NiO绿色身体包括内部空洞类似的多孔材料,因为体积聚合化学物质的燃烧后保持毛孔。亚博网站下载这意味着整个气固反应,NiO的减少2O3/ NiO混合物,通过这些会发生连续的孔隙通道[11]。减少绿色体组成的2O3和倪阶段没有反应阶段被XRD分析。 断裂强度之间的关系,最终的相对密度和烧结温度矩形产品如图3所示。完全强化基地2O3/ 5卷%镍纳米复合材料显示增强的断裂强度在1500°C 4 h。最大相对密度和断裂强度达到99.3%和587±50 MPa,分别。然后,艾尔2O3晶粒生长不致密化和合成强度退化可能发生在1600°C。在这项研究中,2O3/ 5卷%镍纳米复合材料没有显示优越的力学性能,由于无压烧结。虽然机械测试方法和条件的差异,很难建立一个适当的比较,目前无压烧结结果远高于传统的无压烧结报道纯铝2O3结果(294 ~ 393 MPa)[12],此外,这个值密切近似纯铝的其他报道pressure-assisted烧结2O3值(605 MPa) [13]。
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图3。三维断裂强度和相对密度的变化2O3/ 5卷%镍纳米复合材料烧结温度的函数。 |
图4显示了复杂形状的螺栓和螺母捏造这一过程。模型的螺母,直径的百分比的烧结收缩D / D0在优化烧结过程中达到21.5% (1500°C, h)。水悬浮铸造工艺的优点是,它允许均匀密度三维复杂形状的标本。
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图4。螺栓和螺母形状的三维模型2O3/ 5卷%镍纳米复合材料。 |
倪分散在3 d2O3/ 5卷%镍纳米复合材料产生铁磁性在最后的标本,饱和磁化强度为50.9 emu / g。强制力,3.3 kA / m,约两个数量级比纯镍(70 / m)。细铁磁镍粒子表现出高磁矫顽力称为磁畴结构的特征yabo214。磁性材料的粒径减小,磁结构的变化从多域单极通过降低系统的总能量(14、15)。 水中悬浮体涂层Spin-coated 2 d纳米复合材料薄膜干燥和debound水同等条件的铸造过程。稳定的悬浮了均质膜的形成导致un-cracked绿色床单后干燥。解释,收缩的水平面2O3底物不发生在潮湿的干燥过程。这种现象无法解释,因为表面涂层和部分凝胶单体进行同时在旋转旋转(3000 rpm, 20秒)。此外,涂层衬底上悬挂时,蒸发溶剂增加悬浮固体浓度的液汽接口[16]。相信界面的表面张力保持良好涂膜结构不平行与基质收缩。 氢减少标本浸胶的温度范围1000到1500oC 1 h。的横截面扫描电镜显微图2O3电影和他们的计划/镍复合材料图像的基板,强化在1000 (a), (b) 1100 (c) 1200年,1300年(d), 1400 (e)oC是如图5所示。微观结构的特点是扫描电镜使用抛光的横向表面热100铭刻在氩气氛oC低于每个样本10分钟的致密化温度。形态学研究显示多孔微结构的发展强烈取决于强化温度。晶粒生长的2O3和倪的衬底从1200年观察到的oC。快速矩阵谷物和分散倪增长发生在1400年oC。大部分的镍粒子位于三重连接,晶界yabo2142O3在二维矩阵2O3/ Ni纳米复合材料。同时,微观结构的2 d2O3镜子/镍复合材料基质相似粗糙衬底情况。
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图5。横截面的变化和计划二维的图像2O3/ 5卷%镍纳米复合材料,涂层在粗糙的衬底,强化在1000 (a), (b) 1100 (c) 1200年,1300年(d), 1400 (e)oC。 |
两个基板上的膜厚度的变化取决于致密化温度如图6所示。初始膜厚度取决于基底粗糙度。相信不同的衬底之间的表面张力和悬挂决定绿色膜厚度涂层条件。两种情况下的致密化为主的温度范围从1100年到1200年oC,然后厚度饱和大约10µm从1300年开始oC。从这些结果,据悉,monomer-based半岛稳定的结合2O3/ NiO悬挂涂层和reduction-densification过程有一个很大的优势来实现二维多孔陶瓷/金属纳米复合材料薄膜。
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图6。厚度的变化2 d Al2O3/5卷% Ni纳米复合材料致密化温度的函数。 |
结论作为一种方法来克服一般陶瓷/金属纳米复合材料的形状和尺寸问题,多维2O3/ Ni纳米复合材料提出了基于调查水中悬浮体的过程。最优发现水中悬浮体条件如下:1.75 wt %分散剂和50卷%固体加载。复杂的3 d的密度2O3/ Ni纳米复合材料理论密度的99.27%,烧结后的弯曲强度586 MPa。在阿尔倪粒子yabo2142O3矩阵显示典型铁磁行为。此外,多孔结构的2 d2O3/ Ni纳米复合材料被水单体悬浮涂层工艺制作。微观结构的发展和膜厚度是强烈依赖强化温度。与一个周期时间暂停,它可能存款10µ米的2 d2O3/ Ni纳米复合材料。这些结果表明,水中悬浮体的合成多维的过程是一个可行的技术2O3/ Ni纳米复合材料和高强度磁性功能。 引用1。中州。Choa, t . Nakayama t Sekino和k . Niihara“基于制造纳米级金属分散镁复合材料和相关的机械和磁性”,j .侯尔。陶瓷。Soc。5(1999)395 - 399。 2。陈r . z和w·h·老爷,”艾尔的无压烧结2O3/ Ni纳米复合材料”,j .欧元。陶瓷。Soc。19(1999)463 - 468。 3所示。t . Sekino, k . Niihara“微观结构特征和力学性能2O3/金属纳米复合材料”,NanoStr。板牙。6(1995)663 - 666。 4所示。f . Kadirgan大肠Wackelgard和m . Sohmen“电的化学特性2O3镍铝薄膜表面选择性”,土耳其人。j .化学。23(1999)381 - 391。 5。S.-W。金,B.-H。李,Y.-B。儿子和H.-S。歌,“NiO-YSZ Elecrtolyte薄膜的制备多孔基质的固体氧化物燃料电池Elctrophoretic沉积(我)”,j .侯尔。陶瓷。Soc。36(1999)521 - 532。 6。m . Awano m . Sando和k . Niihara合成磁性纳米复合陶瓷的遥感和执行“Eng的关键。板牙。161 - 163(1999)485 - 488。 7所示。p .阿兰达和j·m·加西亚“多孔膜的制备磁性纳米结构”,j .增效。&)。板牙。249年(2002)214 - 219。 8。b·h·拉宾r·l·威廉姆森h·a·勃拉克X.-L。王,t·r·沃特金斯Y.-Z。冯和d·r·克拉克“残余压力2O3倪联合保税Conposite夹层:实验测量和有限元分析”,j。陶瓷。Soc。81年(1998)1541 - 1549。 9。r . Gilissen j . p . Erauw a .闷烧大肠Vanswijgenhoven和j . Luyten“Gelcasting,近净形技术”,等事宜。与设计,21(2000)251 - 257。 10。r . Laucournet c . Pagnoux和j·f·t·查特Baumard,“凝水的方法集中氧化铝悬浮液的热分解Hydroxyaluminum二醋酸盐”,j。陶瓷。Soc。83年(2000)2661-2667年。 11。s。金,t . Sekino, t . Nakayama m .和田js。李和k . Niihara”脉冲电流烧结氧化铝/镍纳米复合材料”,板牙。研究。创新。7(2003)57 - 62。 12。g . v . Samsonov“氧化手册”,如果Com /充气数据。纽约(1982)页190。 13。r . m .德国“烧结理论和实践”,约翰威利& Sons,纽约(1996)页314。 14。a你们。叶马可夫反复,o·a·伊万诺夫丫。美国前,r . m . Grechishkin和g . v .伊万诺娃单晶镍粉“磁性”,理论物理。满足。金属。33(1972)99 - 104。 15。r·卡迈勒和a . Reffat”对晶格的影响疾病纯镍的可逆的磁化过程”,美军陆军固态。8(1970)821 - 823。 16。r . m .使p l . j . Gunter l . j .货车Ijzendoorn, w . Wieldraaijer和j·w·e·w·Kuipers Niemantsverdriet,“在平面基板上沉积的盐溶液由旋转涂布:理论,量化和应用模型催化剂”,达成。Surfa。三英洁具。84年(1995)339 - 346。 详细联系方式 |