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1、第24卷第3期无机材料学报Vol.24,No.32009年5月JournalofInorganicMaterialsMay,2009文章编号:10002324X(2009)0320617206DOI:10.3724/SP.J.1077.2009.00617双层陶瓷膜共烧结制备过程中的应力分析邱鸣慧,冯君,范益群,徐南平(南京工业大学化学化工学院材料化学工程国家重点实验室,南京210009)摘要:依据“受限烧结”理论,分析计算刚性支撑体上单层陶瓷膜在烧结过程中受到的应力.结果表明:单层膜在受限烧结过程中受到来自支撑体的拉应力作用,导致烧结推动力较自由烧结时降低,所需要的烧结温度比无
2、支撑材料的烧结温度高.对于α2Al2O3单层膜和ZrO2单层膜,分别计算其在受限烧结过程中受到的推动力,通过与膜层强度相关联,确定各自合适的烧结温度分别为1350和1180℃.进一步采用层状材料的共烧结应力模型计算双层膜在共烧结过程中顶层ZrO2膜对底层α2Al2O3膜的压应力,当底层α2Al2O3膜的厚度为15μm时,顶层ZrO2膜厚度需大于10μm,压应力的促进作用才能实现ZrO2/α2Al2O3双层膜在1200℃下共烧结.关键词:陶瓷膜;受限烧结;共烧结;烧结应力中图分类号:TQ174文献标识码:AStressAnalysisinthePreparationofBi2lay
3、erMembranesbyCo2sinteringProcessQIUMing2Hui,FENGJun,FANYi2Qun,XUNan2Ping(StateKeyLaboratoryofMaterials2OrientedChemicalEngineering,CollegeofChemistryandChemicalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China)Abstract:Basedonthetheoryof“constrainedsintering”,stressofthemembraneex
4、ertedbyarigidsub2stratewascalculated.Resultsshowthatthetensilestressfromsupportscandecreasedrivingforceandconse2quentlyincreasethesinteringtemperatureofsupportedmembranes.Theoptimalsinteringtemperatures,1350℃and1180℃forα2Al2O3andZrO2supportedmembranesrespectively,aredeterminedbycombiningmembr
5、anestrengthandsinteringdrivingforce.Meanwhile,amethodisproposedtocalculatethestressde2velopedintheco2sinteringprocessofthesupportedmultilayermembrane.ForZrO2/α2Al2O3bi2layermem2brane,thecalculatedresultsshowthatduetothecontributionofthecompressivestress,thesinteringdrivingforceincreasesandthe
6、α2Al2O3membranescanbesinteredeffectivelyafterco2sinteringat1200℃.Moreo2ver,thetop2layerZrO2membraneshouldbethickerthan10μmsoastoexertsufficientcompressivestressonthesub2layerα2Al2O3membranewiththicknessof15μm.Keywords:ceramicmembrane;constrainedsintering;co2sintering;sinteringstress多层非对称陶瓷膜的制
7、备需经过多次涂膜、多次良孔结构的双层微滤膜.研究表明,在非对称膜的烧[1]烧结,导致其制备成本居高不下,而共烧结技术的结过程中,各层膜之间产生的烧结应力是影响膜强度引入可实现多次涂膜、一次烧结,有效地降低制备成和微孔结构的一个主要因素.本.目前,共烧结技术在功能陶瓷元器件和固体氧化烧结应力产生的原因是不同材料之间收缩速率物燃料电池的制备中已获得成功应用,在陶瓷膜制备存在差异.对于非对称陶瓷膜,因为在涂膜前支撑体中的应用则主要有两种形式:一是支撑体和膜层的共已经过了高温烧结,所以在
