環(huán)保體系凝膠注模成型AlN-C復合材料及力學性能研究.pdf

1、本文首先采用硬脂酸與吐溫80對AlN粉進行了表面抗水化處理。采用紅外光譜、差熱熱重、XRD等分析方法對AlN粉的表面改性機理進行了研究，探討了硬脂酸含量、球磨濕混時間等因素對改性AlN粉穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
　　以表面改性的AlN粉和C粉為主要原料，利用瓊脂糖和明膠-尿素兩種環(huán)保型體系，采用凝膠注膜方法制備了AlN/C復合材料坯體，再采用真空無壓燒結方法進行了坯體的燒結。通過粘度計等研究了漿料的穩(wěn)定性及流變性，利用紅外光譜分析了瓊脂

2、糖凝膠體系與明膠-尿素凝膠體系的固化機制，通過掃描電鏡觀察了陶瓷生坯和燒結體的顯微結構，采用XRD測試分析了材料的物相組成，利用三點彎曲測試了坯體和燒結體的力學性能。研究了溫度、pH值、有機單體的添加量、固相含量等對漿料性能、凝膠化時間、生坯及燒結體的致密度、力學性能及顯微組織結構的影響規(guī)律。
　　實驗結果表明，當硬脂酸含量為10 wt.％，吐溫80含量為3 wt.%時，AlN粉表面改性效果最好。經過改性工藝處理的AlN粉末則具有

3、較強的抗水解性能，在20-60℃的溫水里具有良好的化學穩(wěn)定性，溶液的pH值基本保持不變。在水中浸泡24 h后，AlN粉體主晶相除AlN外，沒有其他相生成。改性AlN粉末在水基球磨介質中具有較強的穩(wěn)定性，在3 h內的高剪切應力作用下，AlN中氮含量基本保持不變。
　　以瓊脂糖體系凝膠注模制備AlN/C復合材料坯體時，瓊脂糖隨溫度改變，其分子間大量的氫鍵形成三維網絡結構，將原料粉體原位固化。瓊脂糖含量和固相含量增大使得漿料的粘度增大，

4、沉降高度增加，穩(wěn)定性下降。瓊脂糖含量和固相含量對復合材料的坯體及燒結體的致密度、抗彎強度及顯微組織結構有影響。當瓊脂糖含量為0.5 wt.%、固相含量為50 vol.%時，坯體的抗彎強度最大可達到24.6 MPa，燒結體的抗彎強度最大為46.78 MPa。
　　以明膠-尿素體系凝膠注模成型工藝制備AlN/C復合材料時，引發(fā)劑尿酶可使?jié){料中的尿素分解，明膠重新獲得形成氫鍵能力，形成穩(wěn)定網絡結構，實現(xiàn)原位凝固成型。明膠含量及固相含量增