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硼酸镁与硼酸铝纳米晶须的制备及应用的研究

作　者: 莫兆军
导　师: 唐成春
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 纳米科技 纳米晶须 硼酸铝 硼酸镁 镁合金 氮化硼 水热法 溶胶-凝胶法
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


纳米材料是一种新型材料，具有比同于常规材料的特性，有着广泛的应用前景。本文主要关于硼酸镁、硼酸铝纳米晶须制备的研究工作，及硼酸铝纳米晶在镁合金中应用的初步工作。1、利用水热烧结法制备硼酸镁纳米晶须。先用水热法制备出碱式硼酸镁纳米晶须，再经过热处理获得硼酸镁纳米晶须。研究结果表明强碱条件有利于纳米晶须纵向的生长，在强碱条件下得到了长径比较大的纳米晶须。同时随着反应时间的加长纳米晶须的长径比也变大，但是反应时间对晶须的横向也有影响。晶须之间会彼此合并长成纳米片，不利于纳米晶须的生长。还有反应温度对纳米晶须的生长有着极其重要的影响，只有当反应温度到达某一值才会生成纳米晶须。在热处理过程中，只有当反应温度达到700°C时才能得到结晶度较好的硼酸镁纳米晶须。在失水过程中晶须发生断裂，而在重结晶过程晶须没有变化；另外升温速率对晶须的断裂有着非常重要的关系，随着升温速率的增大纳米晶须的断裂越严重。还有通过调节不同的反应条件还制备了硼酸镁纳米片，经研究得到反应物的浓度对硼酸镁纳米片有着重要的影响，浓度越高，得到的纳米片越小也越薄。2、已成功通过溶胶凝胶法和后热处理方法合成大量的氮化硼涂层硼酸铝纳米晶须(Al18B4O33)。其直径20-50nm，长度为0.5-2μm晶须。首次在一个相对低的温度制备出Al4B2O9纳米晶须，利用其在高温不稳定性然后，在较高温度转换成Al18B4O33。在空气中，Al4B2O9纳米晶须除了转化成Al18B4O33之外，还有Al5BO9和B2O3的产生。然而，如果这种转变过程在氨气的保护下进行，产物只有Al18B4O33，而没有Al5BO9和B2O3这两相。同时，BN层均匀包覆在晶须表面。再某一温度下通入氨气对Al18B4O33纳米晶须的形貌的保持是一个很重要的因素的。在Al4B2O9纳米晶须转化成Al18B4O33中释放出B2O3，而B2O3恰好和NH3反应生成BN。这确保BN层紧密附着在所合成的Al18B4O33纳米晶须表面。3、BN包覆的Al18B4O33纳米晶须能很好的和铝浸润粘接，通过纳米晶须和铝的预制块将Al18B4O33纳米晶须较好的分散在镁合金中。Al18B4O33纳米晶须增强的镁合金在硬度上有了很大的提高，同时镁合金还保持原有的韧性断裂。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章  10-17
  1.1 引言  10
  1.2 复合材料  10-13
    1.2.1 复合材料发展史  10-11
    1.2.2 复合材料分类  11
    1.2.3 金属基复合材料  11-12
    1.2.4 增强体- 晶须  12-13
  1.3 纳米材料  13-15
    1.3.1 纳米科学技术  13-14
    1.3.2 纳米晶须  14-15
  1.4 纳米材料的表征  15-16
    1.4.1 X 射线衍射谱（XRD）测试  15
    1.4.2 扫描电子显微镜（SEM）测试  15-16
    1.4.3 透射电子显微镜  16
    1.4.4 热分析  16
  1.5 本文研究的主要内容  16-17
第二章 硼酸镁的制备  17-35
  2.1 引言  17
  2.2 硼酸镁晶须在复合材料的应用  17-19
    2.2.1 硼酸镁晶须增强金属复合材料  17-18
    2.2.2 硼酸镁晶须增强塑料复合材料  18
    2.2.3 硼酸镁晶须增强陶瓷材料  18-19
  2.3 硼酸镁纳米材料的制备方法  19-20
    2.3.1 高温熔盐法  19
    2.3.2 溶胶- 凝胶法  19
    2.3.3 化学气相沉积法  19-20
    2.3.4 水热法  20
  2.4 碱式硼酸镁的制备  20-26
    2.4.1 实验试剂和仪器  21
    2.4.2 实验过程  21
    2.4.3 反应条件对MgBO_2(OH) 形貌的影响  21-26
  2.5 MgBO_2(OH) 的制备  26-31
    2.5.1 结构分析  27-29
    2.5.2 热处理对形貌的影响  29-31
  2.6 片状MgBO_2(OH) 的制备  31-33
    2.6.1 实验过程  31
    2.6.2 结果与讨论  31-33
  2.7 本章小结  33-35
第三章 硼酸铝的制备  35-51
  3.1 引言  35-36
  3.2 硼酸铝晶须的应用  36-37
  3.3 硼酸铝纳米线的制备方法  37-39
    3.3.1 助熔法  38
    3.3.2 、水热法  38-39
    3.3.3 固体粉末法  39
    3.3.4 溶胶凝胶法  39
  3.4 实验与分析  39-49
    3.4.1 实验试剂及仪器  39-40
    3.4.2 实验步骤  40
    3.4.3 硼酸铝纳米线制备影响因素的研究  40-46
    3.4.4 氨化处理  46-49
  3.5 本章小结  49-51
第四章 硼酸铝纳米晶须增强镁合金 AZ19D  51-61
  4.1 引言  51
  4.2 增强镁基复合材料的制备方法  51-54
    4.2.1 粉末冶金法  51
    4.2.2 搅拌铸造法  51-52
    4.2.3 喷射沉积法  52-53
    4.2.4 挤压铸造法  53
    4.2.5 无压浸渗法  53-54
  4.3 实验  54
    4.3.1 实验试剂和仪器  54
    4.3.2 实验步骤  54
  4.4 实验结果与分析  54-60
    4.4.1 金属粉体对预制块的影响  54-58
    4.4.2 合金硬度的分析  58-60
    4.4.3 合金断面分析  60
  4.5 本章小结  60-61
第五章 结论  61-62
参考文献  62-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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