先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備Al-,2-O-,3-基孔隙梯度結(jié)構(gòu)陶瓷.pdf

1、孔隙梯度結(jié)構(gòu)陶瓷是梯度功能陶瓷家族中的重要一員，其氣孔率或氣孔孔徑在材料中呈梯度變化，可被作為絕熱材料、壓電材料等，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，孔隙梯度陶瓷制備工藝的困難限制了它的廣泛應(yīng)用。
　　 本文首先對先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備Al2O3基多孔陶瓷進(jìn)行研究，選擇硅樹脂作為先驅(qū)體，考察了硅樹脂含量、裂解溫度、成型壓力等因素對結(jié)構(gòu)和性能的影響。在此基礎(chǔ)上，選擇PMMA作為造孔劑，對先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備高氣孔率Al2O3基多孔陶瓷進(jìn)行研究。最后

2、，利用研究結(jié)果，利用硅樹脂的粘結(jié)性，采用疊層方式制備出具有孔隙梯度結(jié)構(gòu)的Al2O3基多孔陶瓷，結(jié)合XRD和SEM對物相和顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并考察了其熱學(xué)性能。
　　 通過對不同氣孔率Al2O3基多孔陶瓷的研究，制備出顯氣孔率從33％～74％范圍內(nèi)變化的Al2O3基多孔陶瓷。結(jié)果表明，當(dāng)裂解溫度發(fā)生變化時，Si-O-C相隨著溫度的升高逐漸增多，填充到Al2O3的堆積氣孔中，提高了基體的強(qiáng)度；在Si-O-C不斷填充孔隙和裂解產(chǎn)生氣

3、體增多的共同作用下，顯氣孔率先升高后降低。裂解溫度為1100℃時，Si-O-C無定形態(tài)達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)，顯氣孔率最高為33％，彎曲強(qiáng)度較高；裂解溫度達(dá)到1200℃時，無定形態(tài)Si-O-C結(jié)構(gòu)被破壞，開始析出SiC和SiO2晶體。不加入造孔劑時，所制陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能與SR的含量、裂解溫度有關(guān)，與成型壓力無關(guān)。SR體積含量越高，體系中無定形態(tài)Si-O-C含量越高，當(dāng)SR為60vol.％時，顯氣孔率最高達(dá)到33％，此時Al2O3顆粒彌散分布在S

4、i-O-C無定形陶瓷中，起到了彌散增強(qiáng)的作用，彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值為94MPa。PMMA顯著提高了顯氣孔率。最大加入量為60vol.％，此時試樣的顯氣孔率達(dá)74％，壓縮強(qiáng)度隨著顯氣孔率的升高呈指數(shù)降低，孔隙和孔道結(jié)構(gòu)是壓縮強(qiáng)度降低的主要原因。熱導(dǎo)率隨著顯氣孔率的升高而顯著降低，當(dāng)顯氣孔率超過58％時，所制陶瓷的熱導(dǎo)率小于0.7W·(m·k)-1，可滿足隔熱材料的要求。
　　 利用SR自身的粘結(jié)性可以制備出Al2O3基孔隙梯度結(jié)構(gòu)陶