反應(yīng)燒結(jié)多孔碳化硅（顆粒-晶須）增強(qiáng)鈦酸鋁基復(fù)合材料的研究.pdf

1、鈦酸鋁(Al2TiO5，簡(jiǎn)稱AT)陶瓷因具有低熱膨脹系數(shù)、高熔點(diǎn)、優(yōu)異的抗熱震性和低熱導(dǎo)率等優(yōu)良性能而應(yīng)用在汽車尾氣凈化處理、隔熱材料、化工催化劑載體等方面。但是中溫分解和熱膨脹系數(shù)的各向異性極大的降低了材料的機(jī)械性能。本實(shí)驗(yàn)采用無(wú)壓反應(yīng)燒結(jié)方法制備出多孔碳化硅（顆粒/晶須）增強(qiáng)鈦酸鋁基復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)通過(guò)引入SiCp和SiCw添加劑來(lái)改良鈦酸鋁的性能，并引入玉米淀粉來(lái)提高鈦酸鋁的孔隙率。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究了鋁源、反應(yīng)燒結(jié)溫度、SiCp粒度

2、、添加劑含量及造孔劑含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　(1)鋁源和反應(yīng)燒結(jié)溫度會(huì)影響多孔碳化硅（顆粒/晶須）增強(qiáng)鈦酸鋁基復(fù)合材料的性能。使用AlOOH為鋁源，分別添加5wt％粗SiCp和SiCw，1400℃下燒結(jié)制備的Al2TiO5晶粒間結(jié)合性好，抗壓強(qiáng)度值也高(132.79MPa和228.39MPa)，孔隙率是36％和32％;隨著燒結(jié)溫度的提高，試樣的孔隙率逐漸降低，抗壓強(qiáng)度逐漸升高。
　　(2)分別引入SiC

3、p和SiCw兩種添加劑，反應(yīng)燒結(jié)產(chǎn)物的主要物相是Al2TiO5、Al6Si2O13、TiC、SiO2。生成的細(xì)小規(guī)則的TiC晶粒和存在于Al2TiO5晶界處的Al6Si2O13起到協(xié)同作用，抑制Al2TiO5晶粒長(zhǎng)大并提高其強(qiáng)度。粗細(xì)SiCp含量為5wt％時(shí)試樣的孔隙率是34％和23％，抗壓強(qiáng)度是132.79MPa和194.23MPa，SiCw含量為5wt％時(shí)試樣的孔隙率是27.36％，抗壓強(qiáng)度是230.28MPa。但當(dāng)SiCp/w含量

4、超過(guò)5wt％時(shí)，因?yàn)樯奢^多低熔點(diǎn)的SiO2，部分填充于多孔材料的孔隙中，部分則分布于Ai2TiO5晶粒之間，既減小孔隙率，又降低抗壓強(qiáng)度。添加大粒徑SiCp后，改變?cè)蓄w粒堆積狀態(tài)，可提高復(fù)合材料的孔隙率。添加小粒徑SiCp有助于生成Al6Si2O13晶須，晶須交錯(cuò)分布于Al2TiO5顆粒之間或者孔洞中，提高材料的抗壓強(qiáng)度。添加SiCw有助于生成規(guī)則形態(tài)的TiC顆粒，TiC發(fā)揮彌散增強(qiáng)作用提高材料的抗壓強(qiáng)度。
　　(3)隨著淀粉

5、含量的增加，試樣的孔隙率逐漸增加，抗壓強(qiáng)度逐漸降低。淀粉含量為30vol％時(shí)，添加5wt％ SiCp和SiCw試樣的孔隙率分別是43.05％和43.23％，抗壓強(qiáng)度分別是52.13MPa和61.65MPa。但淀粉含量超過(guò)30vol％后，試樣的抗壓強(qiáng)度值均急劇下降，所以淀粉的添加量不宜超過(guò)30vol％。淀粉在燒結(jié)過(guò)程中提供大量的熱量，并且減少局部氧氣的存在，促進(jìn)Al6Si2O13和TiC的形成。
　　(4)引入SiCp+SiCw復(fù)合