MF增強氧化鋁復(fù)合材料的制備.pdf

1、Al<,2>O<,3>陶瓷具有高硬度、高強度、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,是優(yōu)異的工程陶瓷材料之一,但Al<,2>O<,3>陶瓷的脆性限制了其應(yīng)用范圍.MF(Mullite Fiber)是當今國內(nèi)外最新型的超輕質(zhì)高溫耐火材料,具有高模量、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等一系列優(yōu)點,且與氧化鋁陶瓷具有良好的物理化學(xué)相容性和相近的熱膨脹系數(shù).因此,選用MF增強增韌Al<,2>O<,3>陶瓷,改善Al<,2>O<,3>陶瓷的脆性,以期進一步拓寬Al<,2

2、>O<,3>陶瓷在航天航空、化學(xué)化工、日常生活等領(lǐng)域的應(yīng)用. 利用傳統(tǒng)的無壓燒結(jié)技術(shù),添加適量的燒結(jié)助劑,選取合理的纖維分散工藝,確定最佳纖維含量以及合理的燒結(jié)制度制備出莫來石纖維增強氧化鋁陶瓷基復(fù)合材料,對其性能進行測試,并初步探討了材料的增強增韌機理. 利用SEM、DTA等分析手段研究了莫來石纖維經(jīng)高溫處理后的表面形貌,結(jié)果表明當溫度高于1500℃時,纖維表面晶粒粗化,表明在該溫度下纖維的力學(xué)性能開始降低,復(fù)合材料的

3、燒結(jié)溫度應(yīng)低于1500℃. 選用Al粉、CMS和TiO<,2.、CMS-G和TiO<,2>三種燒結(jié)助劑來降低氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度.發(fā)現(xiàn)CMS-G和TiO<,2>對氧化鋁陶瓷的燒結(jié)性能影響最顯著,當CMS-G和TiO<,2>含量分別為3﹪和1﹪,燒結(jié)溫度為1450℃,保溫2h時,氧化鋁陶瓷基體致密燒結(jié),相對密度達到98.93﹪,且晶體發(fā)育良好,結(jié)晶均勻;并對組成為CMS-G和TiO<,2>含量分別為3﹪和1﹪的氧化鋁陶瓷基體進行燒

4、結(jié)動力學(xué)實驗計算,發(fā)現(xiàn)氧化鋁陶瓷基體的燒結(jié)激活能為113.4KJ/mol,表明其致密化機理為擴散控制. 利用球磨工藝和新拌料漿法研究了不同混料時間對纖維分散性能的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當纖維長度為5mm、球磨時間為3h時,纖維在基體中的分散效果最好,變異系數(shù)最小;纖維長度在150Inn左右,適合實驗的要求. 探討了不同燒結(jié)溫度、不同纖維含量對復(fù)合材料相對密度、線收縮率、彎曲強度和斷裂韌性的影響規(guī)律,試驗結(jié)果表明復(fù)合材料的相對密度

5、、彎曲強度和斷裂韌性隨燒結(jié)溫度和纖維含量的增加先增大后減小,當燒結(jié)溫度為1450℃、纖維含量為15﹪時,復(fù)合材料的相對密度、彎曲強度、斷裂韌性最高:而復(fù)合材料的線收縮率則隨著燒結(jié)溫度的升高先增大后減小,隨纖維含量的增加逐漸減小. 探討了不同混料時間和不同保溫時間對纖維含量為15﹪的復(fù)合材料力學(xué)性能影響規(guī)律,結(jié)果表明復(fù)合材料的力學(xué)性能隨混料時間和保溫時間的延長先增大后減小,當混料時間為3h時,保溫時間為1.5h,復(fù)合材料的力學(xué)性能