外文翻譯(中文)陶瓷顆粒細度對氧化鋯-莫來石復合材料性能的影響

1、<p><b>　　中文2920字</b></p><p><b>　　材料與化學工程學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文外文翻譯</b></p><p>　　題 目:Effect of ceramic powder fineness on mullite-zirconium

2、ceramic properties</p><p>　　譯文題目： 陶瓷顆粒細度對氧化鋯-莫來石 </p><p><b>　　復合材料性能的影響</b></p><p><b>　　2011年 6 月</b></p><p>　　陶瓷顆粒細度對氧化鋯-莫來石復合材料性能的影響&l

3、t;/p><p>　　森德梅爾 克穆勒 斯滕伯格</p><p>　　里加工業(yè)大學 硅酸鹽材料研究所</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　本實驗在高溫下制備了加入伊利石粘土的氧化鋯—莫來石陶瓷，并通過改變顆粒的粉磨時間，制得一系列樣品。試驗結果表明，增加顆粒的活性和顆粒的粉磨時間，在1200℃

4、時燒結會推動莫來石相的形成，并轉化為氧化鋯，特別是在溫度上升的時候。快速冷卻也會保留氧化鋯在高溫時的性能。</p><p><b>　　簡介：</b></p><p>　　氧化鋯-莫來石陶瓷是廣泛用于高溫生產工藝的材料之一。氧化鋯-莫來石陶瓷的特點是高強度，包括在高溫和低溫時。這些特性決定了它在高溫生產過程中的進一步廣泛應用。</p><p>

5、　　制備氧化鋯-莫來石陶瓷從混合開始，組成包括氧化鋁，硅膠，氧化鋯和加入7.75-8.75%質量伊利石粘土的氧化釔,再進行進燒結，形成在較低溫度下的莫來石相。另一方面，最重要的是初始粉末的研磨的程度。已經有實驗確定陶瓷粉末的研磨導致粒子晶格的破壞，并導致非晶化的結果。這里較高的燒結溫度會影響陶瓷材料的相應密度，彎曲和壓縮時的強度。然而，快速研磨的一個明顯的影響是加強燒結粗顆粒之間的相互團聚。有研究表明，在研磨過程中由于散熱導致了顆粒積聚

6、。因此，研磨時間應根據每一個具體案例嚴格控制。在本文的作者文章中，原料粉末研磨時間為5 -6小時。</p><p>　　粉磨能夠促進陶瓷材料中莫來石和氧化鋯由粉末開始結晶的過程。經過短期內（4 -6小時）研磨，在 1180℃至1280℃時可以觀察到莫來石正快速形成;而莫來石的形成了將會在下一個350℃內發(fā)生。</p><p>　　已經有試驗確定，隨著顆粒為0.5米的起始粉末粒徑在極限強度內

7、的增加，壓縮彈性模量也在增加，甚至與平均含量為30％左右相比，具有比標本含有更多的粒徑超過5米，有數據指出，莫來石晶體顆粒的形式，大小為50 - 70納米，有時為80 - 95納米。</p><p>　　這項實驗的目的包括確定陶瓷粉末細度的影響，此外，包括加入伊利石粘土后形成和發(fā)展的高溫晶相（莫來石，氧化鋯），以及莫來石，氧化鋯陶瓷的機械性能。</p><p><b>　　研究方

8、法：</b></p><p>　　制備合成材料的混合物包括在在550 °C煅燒的Al（OH）3的，無定形二氧化硅，ZrO2mon。一部分用于礦物原料，一部分開始作為一個附加組件粉，伊利石粘土成分列于表1。</p><p>　　圖.1 由謝里爾方程計算的晶體顆粒大小示意圖。</p><p>　　伊利石粘土的化學和礦物成分如下：</p>

9、<p>　　初始粉末用實驗室的行星粉磨機用鐵礦砂剛玉球混合第4,10,14個小時。粉末微粒表面的大小的顯微鏡掃描電鏡來測定，平均顆粒分布用用光譜儀進行了評價采用了氯化鉀溶液（氯化鉀40毫克+水100毫升）作為稀釋液，表面活性劑作為洗滌物質，用X-射線衍射儀確定結晶顆粒尺寸，晶體顆粒的大小是由謝里爾方程來確定：</p><p>　　D=Kλ/BCOSθ</p><p>　　其中

10、K是Bolzmann常數，λ是X -射線 光束的波長，納米（= 0.15418牛頓米）。 B的值是由RAD數據通信公司， 計算出的X射線束反射差角。計算所需的形象的衍射原理圖如圖所示：</p><p>　　陶瓷材料試樣被制備成直徑30毫米和3毫米厚磁盤的樣式，直徑35毫米和45毫米的高度的管狀形式，用棒長55毫米和3毫米厚的軸壓實（壓力120兆帕）。。射擊在100℃中進行， 之后在1200-1500C°

11、的范圍內進行，（德國納博馬弗爐熱，6℃/ min的升溫速率,浸泡在水中的時間為30分鐘）。最后對其表觀密度和體積進行相關測定。</p><p>　　用X-射線相和掃描電子顯微鏡來測定晶相的尺寸，并進行數據分析?？篃嵴鹦詼y定用陶瓷棒在1400°C的發(fā)射進行研究后每200 °C的范圍測下，在500- 1000°C再測一下它的抗熱震性燒成后對彎曲彈性模量和極限強度進行評估。</p&g

12、t;<p>　　彈性模量是在O型超聲儀（巴茲國際公司，美國）根據道達爾的陶瓷標本測量沖擊波原則進行確定，在齊上方放置兩個平行的垂直安裝，覆蓋著一層薄薄的金屬聚合物。在的小聚合物一端，其中有一個鋼珠直徑4毫米，傅立葉分析方法進行分析并做記錄。</p><p>　　彈性模量E由下式計算：</p><p>　　使用TG0995儀器技術公司測定它的強度，并最終根據茲維克/角色模型測定

13、了它的彎曲強度。</p><p><b>　　結果與討論</b></p><p>　　球磨4小時和14小時的陶瓷粉末微型照片如圖2 所示，4小時后研磨粉變得稠密，壓縮無定形顆粒的形狀為圓形，大小約為約3至7 納米，并以團聚的方式組成。同一時間內加入伊利石粘土，變成陶瓷粉的結構，球磨24小時后團聚的非晶體顆粒越細。</p><p>　　據數據顯示

14、，ZrO2mon，Y2O3和二氧化硅結晶石英粉平均粒徑在（伊利石粘土引入后4，10和24小時在一定限度內增加55 - 100納米（圖3 ）。并且可以看出，粘土增加會影響晶體的分散性。尤其是有24小時球磨后研磨粉體和氧化釔明顯減少，斜鋯石晶體的減少在石英和氧化鋯晶體中的成分也在規(guī)模急劇減少，達到55 – 59納米（見圖3）另一方面，從確定粒子的大小，結果在球磨后用相關光譜儀可以得出的最大數量的粒子的大小是200的大致范圍內看到 - 520

15、納米（圖4）。</p><p>　　莫來石形成階段，在不同溫度下的四方和單斜氧化鋯燒結樣本，顯示如圖5。這可以看出，莫來石的形成始于1200℃，在高達1600℃時它的狀態(tài)比較活躍，雖然第一階段的莫來石在1100℃左右形成，由于在高達1250℃活性和原粉顆粒中二氧化硅（方石英和石英）晶相存在，在較高溫度（1330和1400 °C）時發(fā)生新的反應，并進一步促進莫來石和剛玉形成。</p><

16、;p>　　應當指出，在整個溫度范圍內ZrO2mon的衍射最大，在ZrO2tetr時由于氧化釔和氧化鋯的引入，也達到了最大值，</p><p>　　陶瓷的組織標本圖, 6a所示，表現為密密麻麻的結晶形態(tài)，主要是莫來石呈柱狀，沒有加黏土的莫來石標本如（圖6B）所示，其外形更清楚地觀察到。</p><p>　　從圖上的數據可以得到，收縮的樣本組成會隨研磨時間的影響有所變化，即隨起始粉末細度

17、的增加，標本收縮增加15至25％，在每個溫度為起始粉末增加。這樣收縮與顯著性差異在增加的原因可能是由于液相有所“收縮“顆粒隨后由一固相燒結機制。一個帶有增加收縮燒結溫度1500℃造成的液相還原相的粘度，從而加速離子擴散，導致試樣在冷卻收縮。</p><p>　　通過分析表觀密度和最終壓縮強度的變化（圖8）可以注意到一個重要的結果，除了伊利石粘土，在經過為期10和24小時的球磨后，這是以更積極的擴散和粒子反應為液相

18、，促進其形成。所以伊利石粘土的添加是樣品制備的重要組成。在一般時間，伊利石粘土沒有陶瓷中的樣本，因為在這種情況下，燒結是由起始粉末顆粒起主要活動。</p><p>　　在溫度升高范圍熱沖擊過程中，彈性模量E也在增加（圖9）。這種E值明顯的差異主要與氧化鋯變化相關，并在所有與改善的可能性柱狀晶體生長和莫來石形成。對于粘土的E值也在增加，顆粒更均勻，特別是與更清晰的溫度下降。</p><p>

19、　　樣本的變化與粘土的均勻性相關（圖10）。且比之前的趨勢走向更加明顯， 在粉末的研磨后24小時，其均勻性并在增加，這也解釋了氧化鋯晶型的轉變。</p><p><b>　　結論：</b></p><p>　　結果表明，初始粉末顆粒的大小取決于研磨持續(xù)時間。使用不同的方法，粉體顆粒大小也不同，粉末顆粒團聚中也會有不同的結果。很明顯，顆粒大小的晶體是50- 100納米，

20、而對于與無定形顆粒總量是200- 500納米。而顆?；钚缘脑黾樱矔龠M顆粒大小的形成。莫來石從1200℃起，也就是過渡階段，會形成四方形體氧化鋯。</p><p>　　實驗表明，隨著溫度的增加以及粉磨時間的增加，樣本具有較高的收縮率（15 - 25％）。</p><p>　　表觀密度和壓縮強度是由起始反應時間決定，其中伊利石粘土的存在也對兩個性能產生一定的影響。經過24小時的粉末研磨后，

21、沒有伊利石粘土，表觀密度和壓縮強度達到2.55千克╱立方公分和80兆帕，添加了伊利石粘土后，分別達到了2.95千克╱立方公分，分別為15兆帕。</p><p>　　樣品的彈性模量和強度隨著溫度差的增加有著彎曲的變化,經過長期的粉磨（10和24小時），它們有明顯的增加趨勢，尤其是沒有加入伊利石粘土后。</p><p>　　陶瓷樣本的結構隨著氣溫的急劇下降將迅速“凍結”，并且促進四方氧化鋯的