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氧化物陶瓷的多元系统中SiC晶须的原位合成及其机理研究

批准号:
51702141
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
劳新斌
依托单位:
学科分类:
无机非金属基复合材料
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
苗立锋、徐笑阳、胡庆、谭广繁、王涛

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项目成果

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中文摘要
氧化物陶瓷(钾长石质瓷、锂质瓷、镁质瓷和钙质瓷)被广泛用作建筑陶瓷、日用陶瓷和工业陶瓷,与各行各业的发展息息相关。本项目针对各个材质的性能不足,拟在前期铝硅二元系统中原位合成SiC晶须的材料设计及研究基础上,耦合使用铝热还原碳化法、碳热还原法和直接合成法等技术方法,设计SiC晶须在不同材质的多元系统中原位合成的反应路线,在氧化物陶瓷中以原位合成的方式引入SiC晶须,旨在利用SiC晶须的高强、高韧和高热导率改善氧化物陶瓷的各项性能,获得SiC晶须改性陶瓷材料。本项目将系统地研究多元系统中SiC晶须的原位合成机理和生长过程,探讨助熔剂(K2O、Li2O、MgO和CaO)对晶须形貌和生长机制的影响,并通过调控原料共混物的熔融特性,对SiC晶须改性陶瓷材料进行致密化处理。最后,分析SiC晶须改性陶瓷材料的组成、结构和各项性能的相关性,揭示其内在规律,为SiC晶须在多元系统中的可控合成奠定科学基础。
英文摘要
Common oxide ceramics (i.e. potassium feldspathic ceramics, spodumene-based ceramics, magnesia ceramics, calcium-based ceramics) are comprehensively applied as building, domestic and industrial ceramics, which are highly related with the developments of various industries and trades. In this project, aiming at overcoming the weaknesses in the properties of different oxide ceramic matrix, SiC whiskers with excellent properties will be introduced into the matrix by in-situ synthesis method through the coupling uses of aluminium-assisted carbothermal reduction method, carbothermal reduction method and direct synthesis method, from which the technical routes for the in-situ synthesis of SiC whiskers in polynary systems are designed. Meanwhile, SiC whiskers toughed oxide ceramics will be obtained by improving the properties of oxide ceramic matrix with the assistance of SiC whiskers with high strength, high toughness and high thermal conductivity. The in-situ synthesis mechanism and the growth processes of SiC whiskers in the polynary systems during firing will be investigated systematically and the effects of flux oxides (i.e. K2O, Li2O, MgO and CaO) on the morphology and growth mechanism of SiC whiskers will be discussed. The densification of SiC whiskers toughed oxide ceramics will be conducted by adjusting the melting characteristics of ceramic blends. Finally, the relations among the phase compositions, microstructure and properties of SiC whiskers toughed ceramics will be analyzed, in which the inherent laws can be revealed. This project will establish a solid scientific foundation for the controllable preparation of SiC whiskers in the polynary systems of oxide ceramics.
氧化物陶瓷(钾长石质瓷、锂质瓷、镁质瓷和钙质瓷)被广泛用作建筑陶瓷、日用陶瓷和工业陶瓷,与各行各业的发展息息相关,开发高性能氧化物陶瓷对相关行业的发展具有重要意义。本项目针对各个材质的性能不足,耦合使用铝热还原碳化法、碳热还原法和直接合成法等技术方法,设计SiC晶须在不同材质的多元系统中原位合成的反应路线,成功地在氧化物陶瓷中以原位合成的方式引入SiC晶须,利用原位SiC晶须的高强、高韧和高热导率提高了氧化物陶瓷的各项性能(包括力学性能、热导率、抗热震性等),获得了具有一系列高性能的SiC晶须改性氧化物陶瓷材料。本项目通过系统的研究获得了多元系统中SiC晶须的原位合成机理和生长过程,揭示了不同助熔剂对晶须形貌和生长机制的影响,并通过调控原料共混物的熔融特性,解决了原位SiC晶须改性氧化物陶瓷材料难以致密化的难题。同时分析了原位SiC晶须改性氧化物陶瓷材料的组成、结构和各项性能的相关性,揭示了其内在规律,材料的强度、热导率和抗热震性均达到或超越预定的目标。在国家自然科学基金的资助下,项目组在国内外知名期刊上共发布学术论文22篇,被SCI收录14篇(其中一区期刊3篇,二区Top期刊10篇);申请国家发明专利9项,获授权4项,成功实现技术转化及应用的专利1项,培养硕士研究生9名。项目完成结果远超过发表4-6篇论文,申请国家发明专利1-2项,培养研究生2-4名的目标。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
In-situ synthesis of mullite-SiCw composite ceramics in Li2O-Al2O3-SiO2 ternary system for solar heat transmission pipeline
原位合成Li2O-Al2O3-SiO2三元系莫来石-SiCw复合陶瓷用于太阳能传热管道
DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.12.364
发表时间: 2019-04
期刊: Journal of Alloys and Compounds
影响因子: 6.2
作者: [Lao Xinbin, Xu Xiaoyang, Jiang Weihui, Liang Jian, Cheng Hao, Liang Lingfeng, Liu Jianfeng, Ren Lu]
通讯作者: Ren Lu
DOI: 10.16521/j.cnki.issn.1001-9642.2019.10.003
发表时间: 2019
期刊: 中国陶瓷
影响因子: --
作者: [徐笑阳, 劳新斌]
通讯作者: 劳新斌
Significant improvement in photocatalytic activity by forming homojunction between anatase TiO2 nanosheets and anatase TiO2 nanoparticles
通过在锐钛矿型 TiO2 纳米片和锐钛矿型 TiO2 纳米颗粒之间形成同质结,显着提高光催化活性
DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.05.351
发表时间: 2019-10
期刊: Applied Surface Science
影响因子: 6.7
作者: [Ren Lu, Li Yuanzhi, Mao Mingyang, Lan Lan, Lao Xinbin, Zhao Xiujian]
通讯作者: Zhao Xiujian
A simple and clean method to prepare SiC-containing vitreous ceramics for solar thermal storage in the clay-feldspar system
一种简单清洁的粘土-长石体系太阳能蓄热用含SiC玻璃陶瓷的制备方法
DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.119257
发表时间: 2020-03-01
期刊: JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION
影响因子: 11.1
作者: [Lao, Xinbin, Xu, Xiaoyang, Liu, Huan]
通讯作者: Liu, Huan
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    堇青石蜂窝陶瓷的宏微观孔结构中SiC晶须的低温原位协同生长机理及复合材料的性能研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      33万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      劳新斌
    • 依托单位:
    高性能堇青石-氮化硅晶须复相储热陶瓷的低温原位合成机理及性能研究
    • 批准号:
      51962012
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      40.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      劳新斌
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金