氧化鋯纖維對(duì)氧化鋁陶瓷抗熱震性能的影響.pdf

1、氧化鋁是一種成本較低且用途廣泛的陶瓷材料，但其脆性大，韌性和抗熱震性差，大大限制了它的應(yīng)用范圍和使用壽命。氧化鋯纖維是一種性能優(yōu)良的特種無(wú)機(jī)纖維，耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、彈性模量大、強(qiáng)度高，且與氧化鋁陶瓷具有良好的物理化學(xué)相容性和相近的熱膨脹系數(shù)。因此本文將氧化鋯纖維引入氧化鋁陶瓷基體制備復(fù)合材料，在提高其抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性以及控制相對(duì)密度和氣孔率的條件下，提高氧化鋁陶瓷的抗熱震性，從而擴(kuò)大氧化鋁陶瓷的應(yīng)用范圍，延長(zhǎng)使用壽命，降低成本，

2、減少資源浪費(fèi)。
　　 選用氧化鋁粉和氧化鋯纖維為原料，以聚乙烯醇為粘結(jié)劑，經(jīng)混合、干燥、造粒及干壓成型后，采用傳統(tǒng)的燒結(jié)技術(shù)，在1560℃、1590℃、1620℃和1650℃下燒結(jié)制得氧化鋯纖維/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料，并進(jìn)行性能測(cè)試，系統(tǒng)地研究了復(fù)合材料的抗熱震性及相關(guān)機(jī)理。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了燒結(jié)溫度、纖維含量和長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合材料的氣孔率、相對(duì)密度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和抗熱震性能的影響。結(jié)果表明，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性隨

3、纖維含量的增加先增大后減小，當(dāng)燒結(jié)溫度為1650℃、纖維含量為15wt％時(shí)，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性最高，分別為545MPa和3.57MPa.ml/2;而復(fù)合材料的氣孔率則隨著燒結(jié)溫度的升高而降低，并逐漸趨于平緩，隨著纖維含量的增加而升高；相對(duì)密度隨著纖維含量的增加先降低后升高，纖維含量為15wt％時(shí)，復(fù)合材料的相對(duì)密度最小。
　　 探討了不同混料時(shí)間對(duì)纖維含量為15wt％，燒結(jié)溫度為1650℃的復(fù)合材料力學(xué)性能的影響規(guī)律，

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合材料的力學(xué)性能隨混料時(shí)間的延長(zhǎng)先增大后減小，當(dāng)混料時(shí)間為3h時(shí)，試樣的力學(xué)性能達(dá)到最佳，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別提高62％和28％。
　　 利用水冷和空冷兩種測(cè)試方法研究復(fù)合材料的抗熱震性能。研究表明，水冷溫差為200℃、300℃、400℃、500℃、600℃，一次熱震后不同纖維含量試樣的剩余強(qiáng)度隨熱震溫差的增大而降低，當(dāng)纖維含量為20wt％、熱震溫差為600℃時(shí)，復(fù)合材料的剩余強(qiáng)度為34.58％。隨著纖維含量的

5、增加，試樣的臨界熱震溫差逐漸提高。當(dāng)纖維含量為20wt％時(shí)，試樣的抗熱震性能最好，其臨界熱震溫差為500℃左右，高于純氧化鋁陶瓷的200℃?？绽錈嵴饻夭顬?400℃時(shí)，試樣空冷次數(shù)隨纖維含量的增加先增大后減小，當(dāng)纖維含量為15wt％時(shí)，試樣的抗熱震性能最好，熱震循環(huán)30次后開始出現(xiàn)裂紋，比純氧化鋁陶瓷增加20次。坩堝的熱震次數(shù)達(dá)到16次，而純氧化鋁坩堝只有3次。
　　 通過(guò)對(duì)復(fù)合材料抗熱震性能的機(jī)理分析發(fā)現(xiàn)，氧化鋯纖維的高彈性模