穩(wěn)定鈦酸鋁及鈦酸鋁—莫來(lái)石復(fù)相陶瓷的研究.pdf

1、鈦酸鋁（AT）具有熔點(diǎn)高、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)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(diǎn)，但是存在熱穩(wěn)定性差和機(jī)械強(qiáng)度低的兩大缺點(diǎn)，限制了其實(shí)際應(yīng)用。鈦酸鋁—莫來(lái)石（MAT）復(fù)相陶瓷是將AT熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性好的優(yōu)點(diǎn)與莫來(lái)石機(jī)械強(qiáng)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(yīng)用前景。注凝成型工藝是一種可制備高均勻性、高密度、復(fù)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(duì)AT熱穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上，以穩(wěn)定AT和工業(yè)莫來(lái)石為原料，制備了MAT復(fù)相陶瓷。通過(guò)測(cè)定其物理、力學(xué)、熱學(xué)及高溫性能，進(jìn)行XRD和SEM分析，對(duì)其組成、工藝、結(jié)構(gòu)及性能之間的關(guān)系進(jìn)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(shí)間、分散劑、固含量對(duì)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(shí)間4h，分散劑含量3％，固含量45％。 對(duì)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(jìn)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(zhǎng)保溫時(shí)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(fù)合添加劑均能夠抑制鈦酸鋁的高溫?zé)岱纸?，其效果?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(méi)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(fù)相陶瓷。研究發(fā)現(xiàn)，干壓成型的體積密度較高，抗彎強(qiáng)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(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)較高。注凝成型工藝制備的MAT復(fù)相陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度最高達(dá)110.05MPa，而干壓成型工藝制備的最高為65.45Mpa。干壓成型MAT復(fù)相陶瓷的致密度較高，內(nèi)部空隙較少。注凝成型MAT復(fù)相陶瓷的致密度稍低，但鈦酸鋁和莫來(lái)石顆粒分布均勻，結(jié)合良好。

5、 熱震試驗(yàn)結(jié)果表明，MAT復(fù)相陶瓷材料抗熱震性能優(yōu)異。熱震試驗(yàn)后，AT含量較低（≤20％）的MAT復(fù)相陶瓷的抗彎強(qiáng)度明顯提高，而AT含量較高（30％）的MAT復(fù)相陶瓷有所降低。其原因在于，前者在熱震過(guò)程中鈦酸鋁內(nèi)部的微裂紋發(fā)生鈍化，阻止裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展；并且熱震后MAT復(fù)相陶瓷的氣孔收縮，燒結(jié)程度提高，有利于抗彎強(qiáng)度的提高。后者由于AT與莫來(lái)石界面上出現(xiàn)較大裂紋，鈍化作用不明顯，因而其抗彎強(qiáng)度降低。 對(duì)注凝成型中真空除氣工藝改