硼酸铝晶须及多孔陶瓷的制备和性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要晶须增强复合材料已经成为复合材料研究领域内的热点问题之一。晶须增强复合材料表现出来的优异性能也大大地推动了各种晶须的研制和开发。现在已经开发出一百多种晶须，但大部分高品质晶须价格昂贵，极大地限制了它们的应用。在目前研制的晶须中，硼酸铝晶须具有高强，耐高温，绝缘，绝热等良好的物理性能，同时硼酸铝晶须拥有较低的价格受到人们的重视。在金属基以及高分子复合材料的应用方面有很大潜力。本文以硫酸铝铵，二硼化钛，碳酸氢铵作为起始原料，利用PEG400，PEGl000，PEG2000作为分散剂，采用溶胶．凝胶的办法制备前驱体，在硅一钼棒炉中制备了硼酸

2、铝晶须。利用TEM方法分析了晶须的晶体结构，发现所制各的晶须分两种，9A1203·21h03和10A1203·28203。虽然两者的XRD峰位相似，但是结构有很大的不同。研究了影响硼酸铝晶须生长的因素发现Al_／B的配比，煅烧的温度以及煅烧过程的保温时间对晶须生长有很大影响。正交试验结果表明，当AI／B=9：4．5时，在1250℃保温4小时制备了长度约7um，长径比约15—30的硼酸铝晶须。将制备的前驱体在850。C处理2h后，对粉体压片，然后在1250℃煅烧2h制各硼酸铝多孔陶瓷。这种多孔陶瓷孔隙率约为20％-30％，抗弯强度约100MPa以上，热膨胀系数(C

3、TE)和热导率均较小。确定了本试验过程中制备硼酸铝晶须的机理为L-S机理，B203既是反应物也是载体，将A1203载运到晶核处使晶须生长，由于晶须生长的各向异性，容易生长的晶面快速得到生长形成晶须。关键词：晶须多孔陶瓷溶胶凝胶法硼酸铝武汉理工人学硕士学位论文AbstractWhiskerreinforcedcompositematerialshavealreadybecomesanimportantaspectinthematerialsresearchinrecentyears．Theexcellentabilityofthewhiskerreinforced

4、compositematerialimpellthewhiskerresearch．Morethanonehundredkindsofwhiskershavebeenexplored，butmuchofwhiskerwithhigllqualityareexpensive，greatlyrestrictstheapplicationofthewhisker．Aluminiumboratewhisker,丽thoutstandingphysicalproperties，suchashi曲strength，highmodulus，hightemperatureres

5、istance，electricandheatinsular,hasbecomepotentialcandidatestofabricatemetal·matrixorceramicorpolymermatrixmaterials．AluminiumboratewhiskerwithTiB2asboratesourcewaspreparedinthispaper．Thephasetransformationprocessandwhiskergrowthmechanismwereanalyzed．Thestartingmaterialswerem{4Al(S04)

6、2，NH4HC03andnanoTit32powder．PEG400,PEGl000andPEG2000Areappliedasdispersant．UsingSol-gelmethodwepreparedwhisker7#minlengthand15～30inaspectratiowhencalcinedthepreformat1250℃for4h、ⅣiththeratioofAI／B=9：4．5．ByTEM·analysiswefoundMumimumboratewhiskerhastwokinds，Oneis9A1203‘28203，theotheris1

7、0A1203·28203．AlthoughtheyaresimilarinthesomepeaksoftheXRDpattem，thecrystalstructureisdifferentabsolutely．Manyfactorsinfluencethegrowthofaluminiumboratewhisker,theratioofAI／B，thecalcinedtemperatureandthecalcinedtimeandsoon．Calcinedpreformat850"Cfor2handthencompactthepowderunderdiffere

8、ntpressure，t