莫來石晶須工業(yè)化制備技術(shù)及應(yīng)用的研究.pdf

1、莫來石(3Al2O3·2SiO2)是Al2O3-SiO2系中唯一穩(wěn)定的化合物，具有抗蠕變、抗熱震、抗腐蝕性能好，熔點(diǎn)、剪切模量高，介電常數(shù)及介質(zhì)損耗低等優(yōu)異的性能。莫來石晶須不但具有莫來石質(zhì)材料的性能，而且作為長徑比大的完整單晶體具有更加優(yōu)良的力學(xué)性能，是一種優(yōu)異的陶瓷基復(fù)合材料和金屬基復(fù)合材料增韌補(bǔ)強(qiáng)劑。 本課題研究了以工業(yè)純硅溶膠、鋁溶膠為原料，以氟化鋁為晶須生長促進(jìn)劑，采用溶膠-凝膠技術(shù)制備莫來石晶須的工藝條件，分析了配方

2、組成、溶膠—凝膠工藝參數(shù)、晶須生長促進(jìn)劑加入量、燒成制度等對晶須形貌和晶相組成的影響，制備了直徑為2～5μm，長徑比為20～30的莫來石晶須。 莫來石晶須的制備工藝研究結(jié)果表明，當(dāng)氧化鋁和氧化硅摩爾比為6:5，混合粉料細(xì)度保持在60～200目，氟化鋁與硅鋁干凝膠的質(zhì)量比為4:10，燒成溫度1450℃保溫5h時，可以得到形貌好、長徑比高的莫來石晶須。 XRD、SEM、EPMA等分析結(jié)果表明：晶須的主晶相為莫來石相；晶須呈長

3、柱狀結(jié)構(gòu)，截面為多邊形，直徑為2～5μm，長徑比為20～30；試樣主要元素為Al、Si、O且Al:Si:O≈6:2:13即近似為莫來石Al、Si、O元素的摩爾比。 莫來石晶須可以采用工業(yè)純原料在工業(yè)化生產(chǎn)條件下進(jìn)行生產(chǎn)。通過研究莫來石晶須工業(yè)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，得出結(jié)論：使用比例為1:3的鹽酸和檸檬酸混合調(diào)節(jié)溶膠的pH值可以在工業(yè)化條件下制備出性能優(yōu)異的莫來石晶須；采用自來水稀釋溶膠比較適合工業(yè)化生產(chǎn)；在隧道窯燒成試樣時，混合粉末應(yīng)

4、疏松填入氧化鋁坩鍋內(nèi)以得到形貌較好的莫來石晶須：采用球磨2h左右破碎燒結(jié)試樣是較好的后處理方法。 莫來石晶須引入鈦酸鋁陶瓷中可以明顯提高鈦酸鋁陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度，抑制鈦酸鋁的高溫分解，同時保證鈦酸鋁陶瓷低的熱膨脹系數(shù)。莫來石晶須含量為7％時，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度最高，達(dá)到86.2MPa，比基體材料提高了100％。 利用莫來石晶須與鋁金屬有良好的潤濕性特點(diǎn)，將其作為鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)相，可以制備出成本低、性能優(yōu)異的莫來石晶須增強(qiáng)