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文檔簡介
1、鈦酸鋁(AT)具有熔點高、熱膨脹系數(shù)低、導熱系數(shù)低、彈性模量低、抗熱震和抗沖擊性能優(yōu)異等特點,但是存在熱穩(wěn)定性差和機械強度低的兩大缺點,限制了其實際應用。鈦酸鋁—莫來石(MAT)復相陶瓷是將AT熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性好的優(yōu)點與莫來石機械強度、高溫性能良好的特性相結(jié)合的一種新型高溫材料,具有廣闊的應用前景。注凝成型工藝是一種可制備高均勻性、高密度、復雜形狀陶瓷制品的新型成型方法。 采用干壓法和注凝法兩種成型工藝,在系統(tǒng)地研究添加劑
2、MgO、SiO2、Fe2O3對AT熱穩(wěn)定性影響的基礎上,以穩(wěn)定AT和工業(yè)莫來石為原料,制備了MAT復相陶瓷。通過測定其物理、力學、熱學及高溫性能,進行XRD和SEM分析,對其組成、工藝、結(jié)構(gòu)及性能之間的關(guān)系進行了研究。 采用注凝成型工藝制備AT的研究結(jié)果表明:研磨時間、分散劑、固含量對Al2O3-TiO2注凝成型料漿的流變性能有重要影響。制備AT的最佳注凝成型工藝條件為:研磨時間4h,分散劑含量3%,固含量45%。 對A
3、T熱穩(wěn)定性的研究結(jié)果表明,MgO和Fe2O3作為添加劑均能夠促進鈦酸鋁的合成和抑制其熱分解,且MgO的效果優(yōu)于Fe2O3。在一定范圍內(nèi)提高燒成溫度和延長保溫時間有利于鈦酸鋁的合成和提高其熱穩(wěn)定性。MgO-SiO2、MgO-Fe2O3、Fe2O3-SiO2復合添加劑均能夠抑制鈦酸鋁的高溫熱分解,其效果優(yōu)于單一添加劑。添加MgO 10 mol %和SiO215 mol %所制備的AT試樣在1100℃保溫50h后沒有分解,即使在保溫150h后
4、,其分解率僅為9.5%。 采用干壓成型和注凝成型工藝制備MAT復相陶瓷。研究發(fā)現(xiàn),干壓成型的體積密度較高,抗彎強度和熱膨脹系數(shù)較低;而注凝成型的體積密度較低,抗彎強度和熱膨脹系數(shù)較高。注凝成型工藝制備的MAT復相陶瓷材料的抗彎強度最高達110.05MPa,而干壓成型工藝制備的最高為65.45Mpa。干壓成型MAT復相陶瓷的致密度較高,內(nèi)部空隙較少。注凝成型MAT復相陶瓷的致密度稍低,但鈦酸鋁和莫來石顆粒分布均勻,結(jié)合良好。
5、 熱震試驗結(jié)果表明,MAT復相陶瓷材料抗熱震性能優(yōu)異。熱震試驗后,AT含量較低(≤20%)的MAT復相陶瓷的抗彎強度明顯提高,而AT含量較高(30%)的MAT復相陶瓷有所降低。其原因在于,前者在熱震過程中鈦酸鋁內(nèi)部的微裂紋發(fā)生鈍化,阻止裂紋的進一步擴展;并且熱震后MAT復相陶瓷的氣孔收縮,燒結(jié)程度提高,有利于抗彎強度的提高。后者由于AT與莫來石界面上出現(xiàn)較大裂紋,鈍化作用不明顯,因而其抗彎強度降低。 對注凝成型中真空除氣工藝改
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