反應燒結(jié)多孔碳化硅（顆粒-晶須）增強鈦酸鋁基復合材料的研究.pdf

1、鈦酸鋁(Al2TiO5，簡稱AT)陶瓷因具有低熱膨脹系數(shù)、高熔點、優(yōu)異的抗熱震性和低熱導率等優(yōu)良性能而應用在汽車尾氣凈化處理、隔熱材料、化工催化劑載體等方面。但是中溫分解和熱膨脹系數(shù)的各向異性極大的降低了材料的機械性能。本實驗采用無壓反應燒結(jié)方法制備出多孔碳化硅（顆粒/晶須）增強鈦酸鋁基復合材料。實驗通過引入SiCp和SiCw添加劑來改良鈦酸鋁的性能，并引入玉米淀粉來提高鈦酸鋁的孔隙率。本實驗系統(tǒng)的研究了鋁源、反應燒結(jié)溫度、SiCp粒度

2、、添加劑含量及造孔劑含量對復合材料性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　(1)鋁源和反應燒結(jié)溫度會影響多孔碳化硅（顆粒/晶須）增強鈦酸鋁基復合材料的性能。使用AlOOH為鋁源，分別添加5wt％粗SiCp和SiCw，1400℃下燒結(jié)制備的Al2TiO5晶粒間結(jié)合性好，抗壓強度值也高(132.79MPa和228.39MPa)，孔隙率是36％和32％;隨著燒結(jié)溫度的提高，試樣的孔隙率逐漸降低，抗壓強度逐漸升高。
　　(2)分別引入SiC

3、p和SiCw兩種添加劑，反應燒結(jié)產(chǎn)物的主要物相是Al2TiO5、Al6Si2O13、TiC、SiO2。生成的細小規(guī)則的TiC晶粒和存在于Al2TiO5晶界處的Al6Si2O13起到協(xié)同作用，抑制Al2TiO5晶粒長大并提高其強度。粗細SiCp含量為5wt％時試樣的孔隙率是34％和23％，抗壓強度是132.79MPa和194.23MPa，SiCw含量為5wt％時試樣的孔隙率是27.36％，抗壓強度是230.28MPa。但當SiCp/w含量

4、超過5wt％時，因為生成較多低熔點的SiO2，部分填充于多孔材料的孔隙中，部分則分布于Ai2TiO5晶粒之間，既減小孔隙率，又降低抗壓強度。添加大粒徑SiCp后，改變原有顆粒堆積狀態(tài)，可提高復合材料的孔隙率。添加小粒徑SiCp有助于生成Al6Si2O13晶須，晶須交錯分布于Al2TiO5顆粒之間或者孔洞中，提高材料的抗壓強度。添加SiCw有助于生成規(guī)則形態(tài)的TiC顆粒，TiC發(fā)揮彌散增強作用提高材料的抗壓強度。
　　(3)隨著淀粉

5、含量的增加，試樣的孔隙率逐漸增加，抗壓強度逐漸降低。淀粉含量為30vol％時，添加5wt％ SiCp和SiCw試樣的孔隙率分別是43.05％和43.23％，抗壓強度分別是52.13MPa和61.65MPa。但淀粉含量超過30vol％后，試樣的抗壓強度值均急劇下降，所以淀粉的添加量不宜超過30vol％。淀粉在燒結(jié)過程中提供大量的熱量，并且減少局部氧氣的存在，促進Al6Si2O13和TiC的形成。
　　(4)引入SiCp+SiCw復合