硅溶胶包覆氧化铝陶瓷的抗热震性能研究

通过对表面包覆10 wt%硅溶胶的氧化铝粉体在不同温度下进行煅烧,并以不同温度煅烧后的粉体为原料制备陶瓷,探讨了硅溶胶包覆对氧化铝陶瓷烧结性能、力学性能以及抗热震性能的影响规律。结果发现,硅溶胶在氧化铝粉体颗粒表面形成良好包覆,这种完整包覆可以维持在900℃不发生变化;当煅烧温度超过1000℃时,部分硅溶胶从氧化铝表面剥落,形成细小颗粒填充在氧化铝粉体颗粒间的间隙,有效促进了陶瓷饱和体积密度的提高,从而使得陶瓷具有良好的抗弯强度,但其抗热震性能较差;当粉体的煅烧温度较低时,将获得多孔的陶瓷结构,可以有效提高陶瓷的抗热震性能,700℃煅烧过的粉体制成陶瓷,可以经受1200℃的热震11次。     

莫来石纤维含量对氧化铝基陶瓷复合材料性能的影响

本课题选用氧化铝粉和多晶莫来石纤维为主要原料,添加1wt%的TiO2和3wt%的CMS(CaO、MgO、SiO2混合物)助熔剂,用电磁振荡搅拌器混料与球磨机混料相结合的方式进行混料,采用单向加压方式成形,使用传统的无压烧结技术制备出了莫来石纤维增强增韧氧化铝陶瓷基复合材料,并对复合材料的性能进行测试.研究发现:复合材料的弯曲强度随纤维含量的增加先增大后降低,纤维含量为15wt%时,复合材料的弯曲强度最高,达504.52MPa,是普通氧化铝陶瓷的1.7倍;复合材料的断裂韧性随着纤维含量的增加先增加后降低,莫来石纤维含量为15wt%时,复合材料的断裂韧性最大达到4.46MPa·ml/2,是普通氧化铝陶瓷的1.6倍;复合材料的抗热震性能随纤维含量的增加而提高.当烧结温度为1450℃,纤维含量为15wt%时,MFTACC的综合性能较好.     

CeO2增强锆莫来石泡沫陶瓷性能的研究

以氧化铝、锆英石和高岭土等为原料,稀土氧化物CeO2为添加剂,采用有机泡沫浸渍法,在1500℃烧结制备锆莫来石泡沫陶瓷,研究CeO2含量对泡沫陶瓷性能的影响,并观察其显微结构.结果表明:锆莫来石泡沫陶瓷的抗弯强度、热震性能随CeO2含量的增加先增加,而后略有下降.在CeO2含量为0.6wt％时制品的抗弯强度及抗热震性能最佳.其最高抗弯强度达1.96 MPa,1 100℃热震循环次数为12次.     

CeO2对氧化铝基陶瓷的烧结性、力学性能和抗热震性的影响

通过适当工艺制备出了添加不同含量CeO2(0～2wt%)的氧化铝基陶瓷,研究了CeO2对氧化铝基陶瓷的烧结性、力学性能和抗热震性的影响.实验结果表明:CeO2添加剂可以改善氧化铝基陶瓷的显微结构,有利于材料的致密化,提高力学性能和抗热震性.但不同含量的CeO2对其性能有不同的影响.当CeO2的含量为1.5wt%时,氧化铝基陶瓷的致密度最大,抗弯强度和断裂韧性最高;而当CeO2的含量为1wt%时,抗热震性最佳.抗热震性的提高主要归因于增韧作用,同时气孔率也有影响.     

氮化硅陶瓷材料高温抗热震性能及其衰减规律研究

氮化硅陶瓷作为先进陶瓷材料具有耐高温、抗腐蚀等优异性能,因此被广泛应用于航空航天领域的强热冲击环境。热压烧结制备的Si3N4复合材料的抗弯强度较高,但抗热震性能随温度升高显著降低,热压烧结工艺在提升抗热震性能方面尚有不足。本文提出了使用二次热处理烧结方式来提高Si3N4陶瓷的抗热震性能,通过热压烧结-气压烧结二次热处理的烧结方式获得更致密、抗热震性能更好的Si3N4陶瓷材料。测试结果显示,常规热压方式制备的氮化硅陶瓷,随着热震温度的升高、次数的增加,材料内部产生微裂纹的概率增大,热震后试样抗弯强度逐渐降低,1200℃时平均强度下降率达23.48%。而经过二次热处理后氮化硅陶瓷抗弯强度略有降低,但抗热震性能得到明显改善,随着热处理时间增加,二次热处理后氮化硅陶瓷显微结构更加致密,抗热震性能将明显提高,热震后强度下降率明显减小,1200℃热震10次后强度下降率为12.25%。本文提出了提高Si3N4陶瓷的抗热震性的方法,探讨了氮化硅陶瓷在1200℃高温下的抗热震性能及其衰减规律,为改善氮化硅陶瓷器件高温性能提供了参考。     

烧结温度对莫来石纤维组织结构和性能的影响

以硝酸铝、异丙醇铝和硅溶胶为原料,制备了双相莫来石前驱体溶胶,并采用溶胶凝胶法制备获得了莫来石纤维.研究了烧结过程中莫来石纤维形貌和组织结构的演变规律,探究了烧结温度对纤维拉伸强度的影响.结果表明:当烧结温度低于900℃时,纤维呈现非晶态组织;当烧结温度为900～1100℃时,纤维由γ-Al2 O3相和非晶组成,纤维结晶度约为65％,此时纤维形貌光滑致密;当烧结温度提高到1200℃和1300℃时,纤维转变为莫来石相,晶粒长大明显,纤维形貌粗糙;随着烧结温度的升高,烧结纤维拉伸强度呈现先上升后下降的趋势,在1000℃烧结得到的纤维拉伸强度最高,达到1075 MPa.     

莫来石-钛酸铝陶瓷材料性能的研究

用预合成的钛酸铝制备了莫来石-钛酸铝(MT)陶瓷材料,研究了材料组成与其烧结性能、抗弯强度、热膨胀性能及抗热震性的关系。结果表明,随着钛酸铝含量的减少,MT陶瓷材料的抗弯强度提高,热膨胀系数增大,抗热震性降低,但在钛酸铝含量大于43％时,陶瓷材料的强度有所增加,仍保持较低的热膨胀系数,具有良好的抗热震性。     

Sm2O3掺杂对纳米莫来石前驱粉体微观结构和烧结性能的影响

为了改善纳米莫来石粉体烧结性能,以硫酸铝和硅酸钠为主要合成原料,添加不同含量Sm2O3,采用共沉淀工艺制备莫来石前驱粉体,经过煅烧得到莫来石纳米粉体,研究了Sm2O3掺杂量对莫来石粉体微观结构和烧结性能的影响.研究表明:当Sm2O3的加入量为4wt%时,合成温度可由传统的1300 ℃左右降低至1000 ℃,晶粒尺寸约为39 nm,比表面积达到95.265 m2/g.说明适当掺杂Sm3+对于合成纳米莫来石具有改善微观结构,促进烧结,促进莫来石晶相形成的作用.     

基于正交实验设计的多孔莫来石复合材料的研究

本文以工业废弃物粉煤灰、当地粘土和工业氧化铝为原料,干压成型后采用固相烧结法制备多孔莫来石材料.为获得材料的最佳制备配方和相关工艺参数,应用混合正交试验法(41 ×24)研究了氧化铝添加量、原料粒径、原材料预处理和烧结温度对合成多孔莫来石复合材料性能的影响.研究结果表明:烧结温度对莫来石性能的影响较大,原料粒径的影响较小.当氧化铝添加量为20wt％,原料粒径为150μm并将原料经过盐酸酸洗处理后,在1200℃下进行烧结,可制得主晶相为莫来石的多孔陶瓷材料,其抗弯强度为44.56 MPa,显气孔率为41.52％,体积密度为1.14 g/cm3及吸水率为36.38％.     

堇青石对镁铝尖晶石质耐火材料抗热震性能的影响

镁铝尖晶石堇青石复合耐火材料是以各种级配的镁铝尖晶石和1 ～Omm的堇青石为骨料,0.088 mm镁铝尖晶石和二氧化硅微粉为基质,加入硅溶胶结合剂制成的烧结耐火材料.所获得的材料经过1200℃烧结具有优良抗热震性以及满足要求的其他性能,随着堇青石掺量的增加,材料的抗折强度降低,抗热震性增强.