鋰輝石陶瓷的制備、表征及其抗熱震性能.pdf

1、陶瓷材料抗熱震性能是其熱學(xué)性能和力學(xué)性能的綜合體現(xiàn)。是服役條件于苛刻的高技術(shù)陶瓷材料的首要評(píng)判指標(biāo)。在抗熱震陶瓷材料體系中,鋰質(zhì)陶瓷材料因β-鋰輝石具有獨(dú)特的螺旋鏈狀結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、極低的膨脹系數(shù)。廣泛應(yīng)用于窯具、感應(yīng)加熱部件、耐熱微晶陶瓷面板、高溫夾具、內(nèi)燃機(jī)部件以及要求尺寸很穩(wěn)定的高精度電子元部件等使用環(huán)境嚴(yán)苛的眾多領(lǐng)域。成為抗熱震陶瓷材料研究的熱點(diǎn)。
　　本文采用常壓燒結(jié)方式,利用Al2O3、SiO2和Li2CO3作原料,

2、通過(guò)添加不同比例的ZrO2,在1325℃～1400℃寬范圍燒結(jié)溫度下,制備了系列的β-鋰輝石陶瓷,并對(duì)其密度變化、物相變化、顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,利用淬冷強(qiáng)度法對(duì)材料進(jìn)行了抗熱震性能評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:ZrO2添加量和燒結(jié)溫度變化對(duì)鋰輝石陶瓷樣品的致密度有重要影響;當(dāng)燒結(jié)溫度為1325℃～1375℃、ZrO2添加量為0-6wt％時(shí)可得到較為致密的鋰輝石陶瓷;當(dāng)燒結(jié)溫度為1400℃、ZrO2添加量為4-6wt%時(shí)可得相對(duì)密度為41.11%的多孔

3、鋰輝石陶瓷。通過(guò)控制ZrO2添加量和燒結(jié)溫度可在較大范圍內(nèi)對(duì)材料的密度及孔隙率進(jìn)行調(diào)控。
　　SEM顯微結(jié)構(gòu)分析表明,樣品中的晶粒均勻一致,氣孔分布均勻,且孔形為圓形,高孔隙率的樣品孔洞相互貫通;對(duì)同一燒結(jié)溫度,樣品的孔隙率隨ZrO2添加量的增加而增加,抗彎強(qiáng)度則趨于降低(S2配比樣品除外)。對(duì)于同一配比的樣品,樣品的孔隙率隨著燒結(jié)溫度的升高而趨于增加,抗彎強(qiáng)度則有較大幅度的降低;材料的最高抗彎強(qiáng)度為45.16MPa,最低抗彎強(qiáng)度

4、為6.38MPa。相對(duì)于相對(duì)密度的變化,材料的抗彎強(qiáng)度變化并不顯著,這與添加ZrO2的增韌增強(qiáng)密切相關(guān)。
　　淬冷-強(qiáng)度法對(duì)樣品的抗熱震性能評(píng)價(jià)表明,材料熱震后顯微結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯變化,樣品的物相保持穩(wěn)定,晶粒、晶間或孔壁未發(fā)現(xiàn)裂紋;材料熱震后殘余強(qiáng)度分析表明,對(duì)于1325℃燒結(jié)的樣品,隨熱震次數(shù)的增加,抗彎強(qiáng)度先降低再上升;熱震10次后,最高抗彎強(qiáng)度為33.72MPa,最低抗彎強(qiáng)度為14.08MPa;對(duì)于1350℃燒結(jié)的樣品,隨熱震

5、次數(shù)的增加,S1樣品抗彎強(qiáng)度整體趨于上升,熱震15次后的強(qiáng)度甚至超過(guò)50MPa,S4樣品先下降后上升,且變化幅度較小,熱震15次后,抗彎強(qiáng)度為16.62MPa;對(duì)于1375℃燒結(jié)的樣品,隨熱震次數(shù)的增加,S2樣品的抗彎強(qiáng)度有較大幅度的下降,而S4樣品經(jīng)過(guò)25次熱震后,其殘余抗彎強(qiáng)度仍與其初始強(qiáng)度相近;對(duì)于1400℃燒結(jié)的高孔隙率的S3、S4樣品,25次熱震后,其殘余抗彎強(qiáng)度分別為16.72MPa、1.7MPa。
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