凝胶注模成型梯度多孔al-%2c2-o-%2c3-%2fzro-%2c2-陶瓷抗热震性能的研究

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1、兰州大学硕士学位论文摘要氧化铝、氧化锆由于有很高的硬度、强度、化学稳定性以及良好的耐磨性能而被广泛用作工程材料。然而，由于其固有的脆性和低的热导率，当遭遇到较高的热震温差时会发生灾难性的破坏。因此，抗热震性能是陶瓷在高温结构应用中需要解决的一个关键问题。本篇论文旨在研究层状多孔氧化铝，氧化锆陶瓷的耐热震性能，并探讨了凝胶注模技术制备层状氧化铝／氧化锆陶瓷的制备工艺，有关工作有：1．研究了造孔剂聚苯乙烯微球和纳米氧化锆微粉的制备工艺，采用吸附包裹的方法探讨了两者之间的相容性。结果表明：采用聚丙烯酸和聚乙烯亚

2、胺为表面活性剂以改善微球和粉末的表面zeta电位，在微球和纳米粉末间引起了杂团聚从而将氧化锆颗粒吸附在聚苯乙烯微球的表面。提高粉末的zeta电位，可以有效防止粉末之间的团聚并有利于提高陶瓷料浆的流动性。2．研究了凝胶注模用氧化铝／氧化锆陶瓷料浆的制备及生坯的机械性能，考察了固相含量、料浆pH值、分散剂等因素对料浆粘度及流动性的影响。在分散剂聚丙烯酸钠为1wt％、pH值为10．5时，制备了凝胶注模用高固相量(50v01％)、低粘度(1Pas)的料浆。凝胶注模制备的陶瓷坯体表现出很好的机械加工行为，采用硬质合

3、金刀具，切削速度可达9．4mm／min、进刀速度可达O．35咖[Il／转而不会导致陶瓷坯体断裂，且在随后的烧结中不会出现弯曲变形。3．采用凝胶注模工艺，以自制的直径为lum的聚苯乙烯微球为造孔剂，制备了孔隙率为5％--60％的多孔和层状多孔A1209Zr02陶瓷。研究了烧结温度对多孔陶瓷的孔隙率、强度以及孔径大小的影响。随着孔隙率的提高，陶瓷的室温断裂强度急剧下降，但抗热震行为有所上升。高孔隙率样品的临界热震损伤温度△Tc和剩余强度都比低空隙率时大。这些性能的提高主要归因于陶瓷中的气孔释放了热应力并且有效

4、阻碍了微裂纹的扩展。通过样品在经历不同热震温度后的X射线分析发现，热震性能的提高并不是由于样品中氧化锆相变引起的。4．研究了梯度多孔陶瓷的抗热震性行为。结果表明，梯度多孔陶瓷具有优良的热震稳定性，其临界热震损伤温度△Tc达到50032，并且在经过110032的淬兰州大学硕士学位论文火后，样品的剩余强度仍然保持有30l-[Pa。随淬火温度的升高，样品的剩余强度逐渐降低，但不会发生灾难性的瞬时断裂。这是由于多孔陶瓷的显微结构引起的，其内部的气孔和层间的弱界面抑制了裂纹扩展和使裂纹分岔，从而释放了热应力并阻碍了

5、微裂纹迅速扩展。关键词：多孔陶瓷抗热震性梯度复合凝胶注模兰州大学硕士学位论文AbstractA[203andZr02ceramicswithhighhardness,strength,chemicalstabifityandexcellentwearresistancehavebeenwidelyusedasengineeringmaterials．However,theymayoccurcatastrophicfracturewhenitencountersthermalshockbecauseofit

6、sinherentbrittlenessandlowerthermalconductivity．Therefore，thermalshockresistanceisamajorissueintheirstructuralapplicationinelevatedtemperature．ThisthesisfocusontheinvestigationofthermalshockresistanceoflaminatedporousA1203／Zr02ceramics．Inaddition,gelcasti

7、ngprocessforpreparinglaminatedporousA]20ffZl02greenbodiesisstudied．Mainworksinclude：Fabricationofpolystyrenemicrosphere(pore-formingagent)andE102nanoparticlesWasstudied．TheirsurfacepropertyWaSinvestigatedusinglayer-by—layeraSsemblytechnique．Theresultsshow

8、edthatbyemployingsodiumpoly(acrylicacid)andpolyethyleniminetomodifythezetapotemialofthemicrosphereandceramicparticles，he：teroenagulationtakesplacebetweenthemandthezirconiacoatingonthesurfaceofpolystyrenesphereswasfo