莫来石晶须的合成及其生长机理研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要当前人类已经从合成材料的时代进入复合材料的时代。许多科学家认为，未来的金属基复合材料将在很大程度上集中于非连续增强材料方面(包括晶须、颗粒及片状增强体)的研究与应用。晶须作为三大材料补强增韧材料已被人们所公认，因此，晶须的合成和应用研究必将成为材料科学研究的热点之一。许多无机晶须材料增韧补强的金属基，陶瓷基复合材料已应用到机械、电子、化工、国防、能源、环保等领域。莫来石晶须具有耐高温、抗氧化、热膨胀系数较小、高温强度较大、抗热震性能较好等优异性能，是一种优异的陶瓷基复合材料用补强剂

2、，其开发应用必将促进陶瓷基复合材料的研究和发展。本文系统地研究了莫来石晶须的制备工艺、生长机理和工业化生产可能性。采用溶胶一凝胶工艺，以异丙醇铝和正硅酸乙酯制各莫来石前驱体，通过加入催化剂氟化铝并在高温下烧成，制备出具有一定长径比且纯净的莫来石晶须，研究了影响莫来石晶须生长的工艺参数。以工业纯的硅溶胶、铝溶胶和氟化铝为原料，成功地合成了高长径比的莫来石晶须，为工业化生产莫来石晶须奠定了基础。用SEM。XRD等测试技术对莫来石晶须的形貌和相组成进行了分析，探讨了莫来石晶须的生长机理，获得的结论如下：l、选用

3、异丙醇铝水解所得铝溶胶和预水解的正硅酸乙脂所得硅溶胶作为原料可通过溶胶凝胶法制备莫来石晶须。山东大学硕}学位论文2、作为催化剂的氟化物的掺杂量是影响莫来石晶须生长的重要因素之一，经过实验分析验证，最佳掺杂量为干凝胶与氟化物比例达到10：1．5-2．0。3、粉料细度是影响晶须长径比的主要因素之一，保持粉料细度在100～200目之间可制备出高长径比的莫来石晶须。4、温度制度是影响莫来石晶须生长的重要因素之一，选取合适的烧成制度是制备高长径比莫来石晶须的基础，本研究制备莫来石晶须的温度制度为：从室温缓慢加热到1

4、200"0，保温l小时，然后缓慢升温到1400"C，保温5小时是合适的烧成制度。5、莫来石晶须生长机理遵循气固生长机理。6、莫来石晶须的生长过程是莫来石前驱体干凝胶先莫来石化，然后在氟的催化作用下，通过短程扩散和长程扩散机制，莫来石晶核开始生长、长大形成为晶须。7、莫来石晶须在生长时，常常出现菊花状(放射状)生长现象。8、本研究的莫来石晶须截面大部分呈现四边形，也有六边形和三边形的，存在并生孪晶。9、利用工业铝溶胶、硅溶胶在合适的工艺条件下可以制备出高纯、高长径比的莫来石晶须。lO、莫来石晶须的产率和形貌

5、受凝胶条件和烧成制度的影响，采用酸化凝胶法，在莫来石前驱体粉末的制备中加入适量的疏松剂，在烧结过程中缓慢加热，是得到大批量高纯、高长径比莫来石晶须的关键。Ⅱ山东大学硕上学位论文关键词：莫来石晶须；溶胶凝胶法；合成：工业溶胶；扫描电镜；X射线衍射III山东丈学顾上学位论文ABSTRACTAtpresentmankindalreadyente陪theagesfromsynthesizetOthecompoundmaterial．Manyscientiststhinkthatthefuturemetalcomp

6、oundmatedalwilldepend011theresearchandtheapplicationofdiscontinuouslystrengtheningmaterialsinclndmgwlliskem，powdersandplatelikestrengtheningmaterialtoalargeextc!IIt．Whiskerhadbeenacceptedbypublicactingasoneofthetb_ree彤atcstmaterialscompensationtOstrengthe

7、nthematerials．Sothesynthesizeandapplicationstudyofwhiskerwillbeimportantinthematerialscience．Manymetalanda盱anliccompoundmaterialsstrengthenedbyinorganicwhiskermaterialshavealreadyappliedtOthefields，suchasmachine,electronics，chemicalengineering,nationaldef

8、ense,energyandenvironmentalprotection,etc．Consideringcontinueddemandsf．orhightemperatureceramiccomposite．mullitowhiskers,嬲acandidateforreinforcement,entailgreatpotentialduetOgoodrefractoriness，hi曲cr∞-presistance,low