釔鋁石榴石長纖維的制備及前驅體溶膠成纖機理研究.pdf

1、釔鋁石榴石(YAG)纖維屬于氧化鋁基纖維的一種,是當今被國內外廣泛關注的新型超輕質高溫耐火材料。作為氧化物纖維中抗高溫蠕變性能最好的陶瓷纖維,研究和制備YAG長纖維不僅可以填補該材料在國內市場的空白,對促進我國先進金屬基和陶瓷基高溫復合材料的研究發(fā)展也具有重要意義。
　　本實驗采用溶膠-凝膠法,以無機鹽體系制備了YAG前驅體溶膠,并系統(tǒng)分析了原料配比、紡絲助劑、反應溫度等因素對溶膠紡絲性能的影響;用玻璃棒拉絲法制得了YAG凝膠纖維

2、,并細致探討了凝膠纖維在干燥過程中的物理、化學變化,據(jù)此制定了較為合理的干燥制度;研究了凝膠纖維的熱處理過程,通過優(yōu)化干燥和燒結工藝,制得了YAG長陶瓷纖維。
　　試驗中采用粘度計、FT-IR、TEM分析了YAG前驅體溶膠的流變性、結構及膠粒形態(tài)。結果表明YAG溶膠是一種溫敏性、切力變稀流體,不同階段切力變稀程度不同;前驅體溶膠中存在大量高活性的羥基基團Al-OH和Y-OH,在一定條件下失水縮聚,宏觀上表現(xiàn)出良好的紡絲性;溶膠是由

3、粒徑為20nm左右的剛性顆粒組成,在紡絲助劑PVP的作用下,隨著濃縮過程的進行,膠粒形成三維網(wǎng)狀結構。通過XRD分析,凝膠纖維在接近900℃時發(fā)生相變,并于1000℃時全部轉變成YAG相。采用TG-DSC分析了纖維熱處理過程中物理、化學變化,在此基礎上制定了合理的熱處理制度;通過SEM分析研究了凝膠纖維在不同燒結條件下的形貌特征及晶粒長大機制,發(fā)現(xiàn)隨著煅燒溫度升高、保溫時間延長,晶粒不斷長大。結合晶粒生長的經(jīng)驗定律,通過推導可知,晶粒生