凝胶注模法制备氧化铝片状互锁结构陶瓷材料及其性能研究

《凝胶注模法制备氧化铝片状互锁结构陶瓷材料及其性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、凝胶注模法制备氧化铝片状互锁结构陶瓷材料及其性能研究ThePreparationandPropertiesofCeramicwithInter-lockedAluminaStructurebyGel-casting学科专业：材料学学生姓名：张永鑫指导教师：刘家臣教授天津大学材料科学与工程学院二零一五年十二月摘要高温结构材料在高温应用领域具有重要的意义，其通常具有轻质多孔的结构，良好的高温性能以及较好的机械性能。氧化铝材料是一种较为常用的高温结构材料。本文中，采用凝胶注模的成型方法，以AlF3-SiO2体系气相反应为基础，通过改变原料粉

2、体的组分配比，制备了氧化铝晶片互锁结构材料。研究了氧化铝晶片成核—生长—接触—互锁—长大动态演变过程的组分、结构变化规律，对晶片互锁界面的形成机理和结合形式进行了分析，为高温热密封材料的设计探索新技术途径。本文通过对比实验确定了适用于本实验凝胶注模体系的最佳浆料配方配方，及固含量为50%，分散剂加入量为0.5%，引发剂加入量为0.7%，催化剂加入量为0.4%，单体浓度为20%。通过改变原料粉体中的组分配比，制备了氧化铝晶片互锁结构材料。材料的结构形成过程中，黄玉石棒状互锁结构首先在试样中形成，随后黄玉石互锁结构逐渐转变为六方球状氧化铝

3、晶粒堆积结构。六方球状氧化铝晶粒在F气氛的催化下发生异向生长，形成六方片状氧化铝晶体。这些片状氧化铝晶体相互交叉或接触连接形成氧化铝片状晶体互锁结构。当热处理温度为1100-1500°C时，试样的体积密度为0.51~0.56g/cm3，气孔率为83.22%~75.81%，压缩强度为0.21~0.56MPa。本文中，还采用两步法对材料性能进行改良，将第一步制得的坯体在不温度进行热处理后磨碎，按比例混合进行二次成型和热处理。克服了一步法中晶片搭接过于疏松的缺陷，得到的样品强度达到4.81MPa，体积密度为降低到1.20g/cm3，气孔率为

4、25%，热导率降低到0.23W/m·k，更加满足工业上的使用需求。关键词：氧化铝，片状互锁，凝胶注模AbstractHigh-temperaturestructuralmaterialswereextensivelyconcernedinthehigh-temperatureapplicationfield.Thiskindofmaterialsalwayshadlightweightporousstructure,goodhightemperaturepropertiesandpropermechanicalperformances

5、.Aluminawasalwaysusedashightemperaturestructuralmaterial.Inthiswork,corundumplates’inter-lockedstructuralmaterialwaspreparedbygel-castingmethodwithchangedrawmaterialproportionbasedontheAlF3-SiO2systemgasphasereaction.Byresearchingthewafernucleation-Growth-lifting-Interl

6、ock-grewdynamiccomponentsofaluminaandstructuralchangesoftheevolutionprocess,weanalyzedtheboundformandformationmechanismofthewaferinterlockedinterface.Itwillbeanewtechnicalapproachforthehigh-temperatureheatsealingmaterialdesigning.Bycontrastexperiments,theapplicableformu

7、lationformulatothegelcastingsystemweredetermined.Thatisasolidscontentof50%.Adispersantisaddedinanamountof0.5%,andtheinitiatoradditionis0.7%.Theamountofcatalystis0.4%andthemonomerconcentrationis20%.Thegrainboundarybetweenthehexagonplatesactedasthejointingpointsofthestruc

8、ture.Inthestructureformationprocess,topazrods’inter-lockedstructurefirstformedinthesample,andthenittransformed