蔗糖调控下采用冰冻铸造法制备多孔陶瓷的微观组织与力学性能

基于冰冻铸造法,采用自主设计的定向凝固装置制备了孔隙率为66.79%的多孔Al_2O_3陶瓷,探究了不同蔗糖含量对多孔陶瓷微观组织形态的调控规律,发现蔗糖能将小面生长的冰晶改变成非小面生长,从而将层状多孔结构改变为蜂窝状结构,基于这一微观组织的改变和SEM表征,探究了蔗糖含量对多孔陶瓷力学性能的影响规律。结果表明:随着蔗糖含量的增加,多孔陶瓷的微观组织逐渐由层片状向蜂窝状转变,试样的抗压强度呈先升高后降低的趋势,蔗糖浓度由0%(质量分数)增加到1%时,抗压强度由18.90 MPa提高到22.24 MPa,并在蔗糖为含量时达到最大,为25.87 MPa,继续增大蔗糖浓度,抗压强度在蔗糖含量为7.5%和10.0%时分别下降到22.42和21.32 MPa。力学性能变化的原因在于:随着蔗糖含量的增加(0~5%),层状多孔结构中陶瓷桥的数量增加,使其抗压强度升高;试样中,蜂窝状多孔区和层片状多孔区存在区域边界,边界能有效地限制裂纹在不同区域的扩展。