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为了了解烧结温度对木陶瓷基本性能的影响,将浸渍了环氧树脂的竹粉和竹纤维压制成复合板材,在不同的温度下烧结而得到环氧树脂/竹基木陶瓷。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等测试设备研究了烧结温对其物相变化、微观结构和力学性能等方面的影响。结果表明：竹基木陶瓷是由石墨微晶所构成的多孔碳素材料,较高的烧结温度能够改善其石墨化程度,但不能完全石墨化;在微观形态上表现为三维网络结构,同时部分保存了竹材的天然结构特征;其显气孔率随着烧结温度的增加而增加,表观密度则显示出相反的特征;抗弯和抗压强度在低温处随烧结温度的提高而增加,但在1200℃之后有降低的趋势。同时,摩擦系数则随着烧结温度的提高而明显下降。当烧结温度为1200℃左右时,环氧树脂-竹基木陶瓷具有较好的性能。

关键词: 竹基木陶瓷 , 烧结温度 , 物相构成 , 微观结构 , 力学性能

碳纤维增强层状木材陶瓷的结构特征与力学行为研究

孙德林 , 郝晓峰 , 余先纯 , 陈新义 , 刘明辉

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.20.011

以液化木材和炭粉制备的片状木材陶瓷为基体材料、以碳纤维为增强材料,通过结构设计和应力应变分析建立单元结构模型和应力应变模型.SEM观测结果显示:根据结构模型所制备的试件具有典型的层状结构,且在断裂过程中有利于裂纹偏转.力学行为分析表明:在脱粘之前,载荷主要集中在基体材料上,当发生脱粘后载荷则主要由增强材料承担.同时,由于层状结构和增强碳纤维的运用使得力学性能大幅度提高,尤其是断裂韧性得到明显改善,在一定程度上能够避免脆性断裂的发生.

关键词: 层状木材陶瓷 , 碳纤维增强 , 结构特征 , 力学行为分析

烧结温度对碳纤维/层状木材陶瓷界面结构的影响

孙德林 , 余先纯 , 郝晓峰 , 陈新义 , 刘明辉

材料热处理学报

为了探讨烧结温度对纤维增强木材陶瓷界面结构的影响,用液化木材和炭粉制备片状基体材料,并通过酚醛树脂与碳纤维复合、在不同的烧结温度条件下制备碳纤维/层状木材陶瓷复合材料.利用扫描电镜(SEM)、场发射透射电镜(FETEM)、显微拉曼光谱(MRS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对其界面结构进行测试与表征.结果表明:在基体材料中,无定形碳与玻璃碳相互融合,界面区过渡自然,无明显界限;而在碳纤维与玻璃碳所形成的界面区中,较高的升温速度易形成为裂纹而呈现弱界面结合.同时,随着烧结温度的升高,界面区中有石墨微晶生成,但呈现出湍层结构.较高的烧结温度有助于脱除N、O、Na等元素,并有利于形成C-C结构.

关键词: 碳纤维/木材陶瓷 , 烧结温度 , 界面结构 , 影响因素

碳纤维/层状木材陶瓷的制备与力学性能

余先纯 , 任思静 , 郝晓峰 , 陈新义 , 刘明辉 , 孙德林

材料热处理学报

为了提升木材陶瓷的力学性能,用液化木材、炭粉和碳纤维等制备增强型层状结构木材陶瓷.探讨了烧结温度、液化木材用量等因素对其结构和力学性能的影响.结果表明,增强型层状木材陶瓷层状结构清晰,摩擦性能良好,且在微观上部分保持了木材天然的孔隙结构特征.同时,增强碳纤维和层状结构的运用能够获得较高强度与较好韧性.当烧结温度为1100℃、炭粉与液化木材质量比为1:0.75、胶合压力为3 MPa时,其抗弯强度、弹性模量、断裂韧性分别达到了53.90 MPa、2.58 GPa和1.69 MPa·m1/2,与普通木材陶瓷相比均有大幅度提高.

关键词: 液化木材 , 木材陶瓷 , 层状结构 , 碳纤维增强

烧结工艺对木材陶瓷孔隙结构的影响

余先纯 , 孙德林 , 郝晓峰 , 陈新义 , 丁山

材料热处理学报 doi:10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0054

以松木粉、液化木材和ZnCl2为原料制备木材陶瓷,采用低温氮吸附法和扫描电镜(SEM)检测与评价烧结工艺对木材陶瓷孔隙结构的影响.SEM观测显示:木材陶瓷中多种孔隙结构并存,且木材的天然结构得以部分保存.低温氮吸附法检测表明:孔隙结构为H3型,以孔径为2.3 ～4.5 nm左右的介孔为主.烧结温度、升温速度和保温烧结时间等因素对孔隙结构有较大的影响.其比表面积随着烧结温度的升高而增加,但在高温区减小,而平均孔径则随烧结温度的升高表现为先减小后增加的趋势.1300℃、保温烧结30 min木材陶瓷的比表面积和平均孔径分别为364.2 m2·g-1和2.473 nm.

关键词: 木材陶瓷 , 烧结工艺 , 孔隙结构 , 影响因素

烧结温度对木材陶瓷耐磨性的影响

孙德林 , 余先纯 , 孙德彬

材料热处理学报

为了研究烧结温度与木材陶瓷耐磨性之间的关系,以杨木粉为基材,用苯酚和浓硫酸为液化剂和催化剂制备液化木材基木材陶瓷,探讨不同烧结温度对其耐磨性的影响.结果表明,在1200℃之前,摩擦力、摩擦系数和磨耗量等参数随烧结温度的增加而大幅度降低,但在更高温度时下降趋势明显减缓并趋于平稳,且磨耗量在1600℃之后有上升的趋势,且高温烧结试件的摩擦面明显比低温试件的光滑;较高烧结温度能够改善木材陶瓷的耐磨性,当烧结温度在1200 ～ 1400 ℃之间时其耐磨性良好,且湿磨条件下木材陶瓷的耐磨性明显优于干磨.

关键词: 液化木材 , 木材陶瓷 , 烧结温度 , 耐磨性

石煤提钒萃余液的循环利用研究

张国斌 , 张一敏 , 黄晶 , 刘涛 , 王非 , 王一

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.06.016

以江西某地石煤为原料,采用直接酸浸—萃取—反萃—沉钒—煅烧的工艺进行萃余液循环利用实验,对石煤提钒萃余液循环利用过程中V浸出率、V萃取率,萃取现象,V2O5产品质量与萃余液循环次数之间的关系及杂质元素Al,K,Ca,Mg,Fe,Si在萃余液循环利用过程中的行为进行了研究.研究表明:萃余液的循环利用对V浸出率、V萃取率,萃取现象及V2O5产品质量的影响不大,在萃余液循环利用过程中,V的浸出率在92％～ 94％之间波动,V的一级萃取率在75％～78％之间波动,萃取现象正常,V2O5产品的品位始终大于98％;萃余液未循环时,浸出液中的Al,K,Ca已饱和,过饱和的Al,K以KAl(SO4)2(H2O)12的形式析出进入浸出渣中,过饱和的Ca以CaSO4的形式析出进入浸出渣中,使得萃余液循环过程中浸出液、萃原液、萃余液中Al,K,Ca的含量在第一次循环时急剧增加,随后增加趋势减缓,最终保持稳定;浸出液、萃原液、萃余液中Mg,Fe的含量随萃余液循环次数的增加逐渐累积,累积至一定程度后趋于稳定;浸出液、萃原液、萃余液中Si的含量在萃余液循环利用过程中基本不累积.

关键词: 石煤 , 萃余液 , 萃取 , 循环利用

连铸铸余渣的返回利用

宋素格 , 王三忠 , 张振申 , 王新志 , 孙玉强

钢铁研究

为了合理利用返回的连铸铸余渣,对铸余渣组分进行分析,得到其碱度平均值为4.09,w(TFe+ MnO)平均值为1.64％,属于高碱度还原性炉渣.对4种铸余渣返回利用方式进行了对比分析,结果表明:返回利用效果优劣次序依次为出钢前、出钢后、LF精炼开始前和LF精炼造渣期.在转炉出钢前进行返回利用效果最佳,适宜的铸余渣返回量为5.0～12.0 kg/t,吨钢综合冶炼成本可节约5.94元.

关键词: 铸余渣 , 返回利用 , 冶炼成本