莫來石晶須增強(qiáng)鈣長石多孔陶瓷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備及性能研究.pdf

1、鈣長石具有低密度、低熱導(dǎo)率及低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)良特性，是近空間高超聲速飛行器防隔熱用多孔陶瓷的備選基體材料。較低的強(qiáng)度及使用溫度均限制了鈣長石的應(yīng)用，莫來石具有更高的使用溫度且被發(fā)現(xiàn)是一種較為合適的鈣長石的增強(qiáng)相。與顆粒狀莫來石相比，晶須狀莫來石具有更好的增強(qiáng)效果?；诖苏J(rèn)識(shí)，本論文就莫來石晶須增強(qiáng)鈣長石多孔陶瓷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備與性能開展了研究。
　　本論文首先研究了易分散的、高純和高長徑比的莫來石晶須的制備技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn):以γ-A

2、l2O3和SiO2為主要原料，以AlF3為助劑，采用固相反映法制備莫來石晶須時(shí)，AlF3含量為10wt％的配料松散堆積在1450℃燒結(jié)6小時(shí)可以制備出高純且長徑比約為20的易分散的莫來石晶須粉體。
　　在此基礎(chǔ)上，采用泡沫注凝工藝，通過改變燒結(jié)溫度、晶須加入量及發(fā)泡劑濃度等參數(shù)制備出了具有不同氣孔結(jié)構(gòu)的莫來石晶須增強(qiáng)鈣長石多孔陶瓷，并對(duì)制備的材料進(jìn)行了XRD、SEM分析和性能檢測(cè)。研究發(fā)現(xiàn):燒結(jié)溫度、晶須加入量及發(fā)泡劑濃度對(duì)材料的

3、結(jié)構(gòu)和性能有一定的影響;在高氣孔率（約90％）下，晶須的加入對(duì)熱導(dǎo)率影響不大，與相近氣孔率下的純相鈣長石多孔陶瓷相比，加入50wt％晶須的試樣仍具有與其相近的低熱導(dǎo)率值(約0.04W/(m·K));在高氣孔率（約90％）下，抗壓強(qiáng)度的變化則不同，隨著晶須加入量的增加而呈增加趨勢(shì)，由純相鈣長石多孔陶瓷的0.27MPa顯著增加到1.1MPa，SEM觀察顯示莫來石晶須的加入阻礙了鈣長石晶粒的生長，高的氣孔率、細(xì)小的鈣長石晶粒及晶須的復(fù)雜堆積等

4、多因素的綜合作用可能是導(dǎo)致熱導(dǎo)率變化不大的原因，晶須的加入及其與基體的緊密結(jié)合則是導(dǎo)致材料的強(qiáng)度大幅度提升的主要原因。
　　為了改善晶須與基體的結(jié)合及防止晶須在制備過程中的損傷，本論文就原位反應(yīng)制備莫來石晶須增強(qiáng)鈣長石多孔陶瓷進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn):以CaCO3、α-Al2O3和SiO2為主要原料，采用泡沫注凝法制備多孔陶瓷坯體，通過改變AlF3的添加量，在5wtt％～8wt％時(shí)原位制備出了高長徑比莫來石晶須增強(qiáng)的鈣長石多孔陶瓷，S