鸟喙复合结构莫来石的制备及其力学性能

发布时间：2020-12-12 01:28

　　通过在多孔莫来石晶须框架表层喷涂渗入莫来石溶胶后烧结的方法制备鸟喙复合结构莫来石材料。结果表明,莫来石溶胶由于自身粘性在多孔晶须框架表面层内积累,经不同次数的喷涂并干燥后,1 500℃烧结,可得到具有不同表面致密层厚度的框架复合结构。当喷涂次数从5次增加到15次时,表面致密层的厚度从10μm增加到150μm,复合结构的气孔率由65.2%下降到57.8%;与此同时,试样的抗弯强度从36 MPa逐渐增加到了62 MPa;抗压强度也由51 MPa增加到89 MPa。除去整体气孔率下降对试样强度的影响,强度的额外增加,源于所形成的复合结构。 

【文章来源】：硅酸盐通报. 2020年06期 第1930-1935页 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

莫来石晶须框架和复合结构的表面微观形貌

图2为不同浸渗次数下莫来石晶须框架的断口形貌。如图2(a)所示,未做表面致密化处理的晶须框架为具有较大长径比的棒状莫来石均匀搭接成的多孔框架结构,因此无表面致密层的晶须框架表面呈现出一种多孔高气孔率。随着浸渗次数的增加,经1 500 ℃烧结后,在框架表层形成致密层的厚度增加。这里致密层厚度以普通等轴颗粒与晶须复合形成的致密结构含量达到50%的区域为标准,如图2(b)～(d)所示。经5次浸渗后得到约为10 μm厚的致密层(图2(b));当浸渗次数增加到10次后,致密层厚度进一步增加,约为80 μm(图2(c));进一步增加浸渗次数至15次,致密层厚度可达到150 μm左右(图2(d))。由此可见,通过控制浸渗次数的方法可以制备出不同致密层厚度的复合结构。浸渗时,部分溶胶浸入深度较大,最终形成一定的过渡层。图3为复合试样表面XRD分析结果。由图可见,试样表面只有莫来石相。由于晶须框架完全为莫来石相[18-19],因此,喷涂浸渗用的溶胶中纳米级Al2O3与SiO2在后续烧结过程中已全部已转变成了莫来石相,表明1 500 ℃已达到纳米级Al2O3与SiO2的莫来石转变温度,这与有关报道是一致的[20-21]。

图3为复合试样表面XRD分析结果。由图可见,试样表面只有莫来石相。由于晶须框架完全为莫来石相[18-19],因此,喷涂浸渗用的溶胶中纳米级Al2O3与SiO2在后续烧结过程中已全部已转变成了莫来石相,表明1 500 ℃已达到纳米级Al2O3与SiO2的莫来石转变温度,这与有关报道是一致的[20-21]。图4 试样抗弯强度随浸渗次数的变化

【参考文献】：
期刊论文
[1]评价多孔Si3N4陶瓷断裂韧性的新方法——单向压缩试验[J]. 陈猛,金海云,潘希德,王红洁,金志浩.  稀有金属材料与工程. 2017(10)
[2]航空航天用隔热材料的研究进展[J]. 沈学霖,朱光明,杨鹏飞.  高分子材料科学与工程. 2016(10)
[3]轻质隔热材料的研究现状及其发展趋势[J]. 李庆彬,潘志华.  硅酸盐通报. 2011(05)
[4]溶胶—凝胶法制备莫来石先驱粉末的烧结特性及材料的显微结构变化[J]. 禹剑,袁启明,杨正方,陈玉茹.  硅酸盐通报. 1997(06)



本文编号：2911598