溶膠凝膠技術制備硅鋁氧化物溶膠包覆碳材料的性能研究.pdf

1、本文分以異丙醇鋁、硝酸鋁、正硅酸乙酯為實驗原料，采用溶膠-凝膠技術制備硅鋁氧化物前驅體溶膠，利用浸漬攪拌法將制備的硅鋁氧化物前驅體溶膠包覆于金剛石及碳纖維試樣的表面，熱處理后在金剛石和碳纖維的表面形成熱性能和機械性能良好的硅鋁氧化物涂層，通過分析DSC-TG、SEM、XRD、沖擊韌性測試和單顆?？箟簭姸葴y試等實驗數(shù)據(jù)討論了硅鋁氧化物涂層對金剛石和碳纖維的熱性能和機械性能的影響。將包覆了硅鋁氧化物涂層的金剛石顆粒作為磨粒用于制備樹脂結合劑

2、金剛石磨具，并進行硬度、抗彎強度及耐磨性測試，將測得的數(shù)據(jù)與普通金剛石樹脂磨具進行對比，討論了硅鋁氧化物涂層對磨具性能的影響。
　　本文的實驗部分包括：（1）Al2O3-SiO2系溶膠的制備工藝；（2）Al2O3-SiO2涂層對金剛石性能的影響；（3）Al2O3-SiO2涂層對樹脂結合劑金剛石磨具性能的影響；（4）3Al2O3-2SiO2涂層對碳纖維熱性能的影響。
　　在制備Al2O3-SiO2前驅體溶膠的實驗中，溶膠體系的

3、pH需要通過控制乙酸的加入量進行調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，當體系的pH=3時，此溶膠體系由溶液狀態(tài)完全轉化為溶膠狀態(tài)所需要的時間為7.9h，當體系在酸性環(huán)境時，體系由溶液狀態(tài)轉變?yōu)槿苣z狀態(tài)所需要的時間隨體系pH的增大而增加。本章實驗利用差示掃描量熱儀（DSC）和掃描電子顯微鏡（SEM）對熱處理后的Al2O3-SiO2粉體進行熱性能分析和形貌分析，數(shù)據(jù)表明，此溶膠體系中體系pH的變化對Al2O3-SiO2粉體的熱性能有明顯的影響。
　　在Al

4、2O3-SiO2涂層對金剛石性能的影響的研究中，利用浸漬攪拌法將制得的Al2O3-SiO2前驅體溶膠包覆于金剛石表面，經(jīng)熱處理后在金剛石表面形成Al2O3-SiO2涂層。研究發(fā)現(xiàn)，在金剛石的包覆過程中，不同的攪拌速度對金剛石表面最終形成的Al2O3-SiO2涂層的厚度及涂層對金剛石包覆的完整性有明顯的影響。數(shù)據(jù)表明，當攪拌速度被設定為400rpm時，經(jīng)過熱處理后在金剛石表面形成的Al2O3-SiO2涂層的厚度較大，涂層完整且致密。通過D

5、SC-TG測試、沖擊韌性測試、單顆?？箟簭姸葴y試等方法對金剛石試樣進行性能表征，數(shù)據(jù)表明，在金剛石表面形成的Al2O3-SiO2涂層使金剛石的抗氧化性提高了100℃，沖擊韌性提高11％，單顆?？箟簭姸忍岣?00psi。
　　在Al2O3-SiO2涂層對樹脂結合劑金剛石磨具性能的影響的研究中，使用表面存在Al2O3-SiO2涂層的金剛石作為磨粒制作樹脂結合劑金剛石磨具，數(shù)據(jù)表明，涂層金剛石樹脂磨具的硬度和抗彎強度與普通金剛石樹脂磨相

6、比具有了較大提高，其耐磨性提高了12%。
　　在3Al2O3-2SiO2涂層對碳纖維熱性能的影響的研究中，在制備Al2O3-SiO2前驅體溶膠的基礎上通過調(diào)整硅源、鋁源的配比制備3Al2O3-2SiO2前驅體溶膠，并將溶膠包覆于碳纖維試樣表面，熱處理后在碳纖維表面形成3Al2O3-2SiO2涂層。利用TG測試、XRD分析等測試方法對涂層碳纖維試樣的熱性能進行表征。研究發(fā)現(xiàn)，3Al2O3-2SiO2前驅體溶膠的濃度對在碳纖維表面最終