针状莫来石多孔陶瓷的制备及性能研究

发布时间：2017-05-26 20:20

  本文关键词：针状莫来石多孔陶瓷的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针状莫来石具有高的强度、良好的高温性能和化学稳定性,常可作为增韧补强剂用于制备复合材料。如果将其作为基体用于制备多孔陶瓷材料,有望同时获得高的孔隙率和强度。本文以α-Al2O3、SiO2粉为主要原料,采用泡沫注凝法与无压烧结相结合的工艺制备了多孔陶瓷,结合XRD分析、SEM观察及性能测试,研究了烧结助剂的种类(MnO2、La2O3和AlF3·3H2O)及添加量、浆料初始固相含量及发泡剂浓度对材料结构及性能的影响,综合所获得的实验结果初步探究了制备材料的热学与力学性能的匹配规律,得到以下结论：1)烧结助剂对材料的微观结构有着很大的影响,添加1-4wt.%的La2O3均不能获得针状莫来石多孔陶瓷,添加2wt.%的Mn02可以获得部分针状莫来石多孔陶瓷,添加10wt.%和12wt.%AlF3·3H2O可以获得全部针状的莫来石多孔陶瓷；2)固相含量增大会导致气孔率降低、孔径变小、孔壁变厚、热导率和抗压强度均增大,也会影响莫来石晶粒形态；随着发泡剂浓度的增大,多孔陶瓷的气孔率变大、孔壁变薄,材料的热导率和抗压强度均降低；通过调整烧结助剂添加量、固相含量和发泡剂浓度,2wt.%的MnO2为烧结助剂时制得的部分针状莫来石多孔陶瓷气孔率为58.22±0.95～86.03±0.10%,抗压强度为3.13±0.16～14.25±5.46 MPa,热导率为0.18±0.02～0.95±0.08 W/(m—K),12 wt.%的AlF3·3H2O为烧结助剂时制得的针状莫来石多孔陶瓷气孔率为73.1+0.9～87.3±0.4%,抗压强度为1.29±0.47～7.58±2.19 MPa,热导率为0.20±0.04～0.85±0.05 W/(m·K);3)在实验研究的气孔率范围内,Mn02为2wt.%时制得的部分针状莫来石多孔陶瓷的热导率、抗压强度与气孔率的关系分别可以采用和6=250×(1-P)2.16来描述；以12wt.%的A1F3·3H20为烧结助剂制备的长针状莫来石多孔陶瓷热导率、抗压强度与气孔率的关系可以采用和6=72×(1-P)1.74来表达。
【关键词】：针状莫来石 多孔陶瓷 泡沫注凝法 热导率 抗压强度
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序言9-13
• 1 引言13-26
• 1.1 前言13
• 1.2 多孔莫来石陶瓷的研究现状及进展13-15
• 1.2.1 多孔莫来石陶瓷13-14
• 1.2.2 多孔针状莫来石陶瓷14-15
• 1.3 多孔陶瓷的制备方法15-19
• 1.3.1 多孔陶瓷的传统制备方法16-17
• 1.3.2 多孔陶瓷的特殊制备方法17-19
• 1.4 针状莫来石的制备方法及其应用研究进展19-24
• 1.4.1 莫来石概述19-20
• 1.4.2 莫来石晶须的制备方法20-22
• 1.4.3 晶须的主要生长机理22-23
• 1.4.4 莫来石晶须的应用及其研究进展23-24
• 1.5 研究的目的、意义及研究内容24-26
• 1.5.1 研究的目的和意义24
• 1.5.2 研究内容24-26
• 2 实验过程26-30
• 2.1 实验用原料26
• 2.2 实验用设备26-27
• 2.3 工艺路线27-29
• 2.4 物相定性分析及显微结构观察29
• 2.5 性能测试与表征29-30
• 3 烧结助剂对莫来石多孔陶瓷结构与性能的影响30-53
• 3.1 引言30
• 3.2 MnO_2为烧结助剂30-37
• 3.2.1 物相及显微结构分析31-34
• 3.2.2 线收缩率34-35
• 3.2.3 气孔率和体积密度35-36
• 3.2.4 热导率和抗压强度36-37
• 3.3 La_2O_3为烧结助剂37-41
• 3.3.1 物相及显微结构分析37-39
• 3.3.2 线收缩率39
• 3.3.3 气孔率和体积密度39-40
• 3.3.4 热导率和抗压强度40-41
• 3.4 AlF_3·3H_2O为烧结助剂41-51
• 3.4.1 烧结温度的确定41-43
• 3.4.2 物相及显微结构分析43-48
• 3.4.3 线收缩率48-49
• 3.4.4 气孔率和体积密度49
• 3.4.5 热导率和抗压强度49-51
• 3.5 小结51-53
• 4 固相含量对针状莫来石多孔陶瓷结构与性能的影响53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 MnO_2为烧结助剂53-58
• 4.2.1 微结构分析53-56
• 4.2.2 固相含量对线收缩率的影响56
• 4.2.3 固相含量对气孔率和体积密度的影响56-57
• 4.2.4 固相含量对热导率和抗压强度的影响57-58
• 4.3 AlF_3·3H_2O为烧结助剂58-63
• 4.3.1 显微结构分析58-60
• 4.3.2 固相含量对线收缩率的影响60-61
• 4.3.3 固相含量对气孔率和体积密度的影响61-62
• 4.3.4 固相含量对热导率和抗压强度的影响62-63
• 4.4 小结63-64
• 5 发泡剂浓度对针状莫来石多孔陶瓷性能的影响64-70
• 5.1 引言64
• 5.2 微结构分析64-66
• 5.3 发泡剂浓度对线收缩率的影响66-67
• 5.4 发泡剂浓度对气孔率和体积密度的影响67-68
• 5.5 发泡剂浓度对热导率和抗压强度的影响68-69
• 5.6 小结69-70
• 6 针状莫来石多孔陶瓷的热、力性能匹配规律70-80
• 6.1 引言70
• 6.2 研究方法70-72
• 6.2.1 热导率与气孔率的关系70-72
• 6.2.2 抗压强度与气孔率的关系72
• 6.3 MnO_2为烧结助剂72-76
• 6.3.1 热导率与气孔率的关系72-74
• 6.3.2 抗压强度与气孔率的关系74-75
• 6.3.3 抗压强度与热导率的关系75-76
• 6.4 AlF_3·3H_2O为烧结助剂76-79
• 6.4.1 热导率与气孔率的关系76-77
• 6.4.2 抗压强度与气孔率的关系77-78
• 6.4.3 抗压强度与热导率的关系78-79
• 6.5 小结79-80
• 7 结论80-82
• 参考文献82-86
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果86-88
• 学位论文数据集88

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