多孔R(shí)E-Si-O三元陶瓷的制備與性能表征.pdf

1、隨著航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)于綜合性能優(yōu)良的多孔陶瓷隔熱材料的需求日益突出。為了開(kāi)發(fā)新型多孔陶瓷隔熱材料，本工作在RE-Si-O體系中選取熔點(diǎn)高、熱導(dǎo)率極低且高溫?zé)釋W(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性較好的Y2SiO5和Yb2SiO5作為基礎(chǔ)材料，采用水基冷凍干燥法制備具有高孔隙率的多孔陶瓷，并通過(guò)復(fù)合SiO2氣凝膠和添加莫來(lái)石纖維的方式優(yōu)化多孔陶瓷的性能。
　　以自制的Y2SiO5粉末為原料，采用水基冷凍干燥法制備多孔坯體，將坯體高溫?zé)Y(jié)后成功制備出

2、了具有高孔隙率的Y2SiO5多孔陶瓷。所制備的樣品是有著明顯方向性通孔和片層狀結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷，孔徑尺寸分布在10～30μm且孔隙分布均勻。本文研究了漿料的固相含量和坯體的燒結(jié)溫度對(duì)Y2SiO5多孔陶瓷性能的影響，在漿料固相含量為15vol％、燒結(jié)溫度為1400℃情況下制備出綜合性能優(yōu)良的多孔陶瓷，具有較高的孔隙率(83.9％)和壓縮強(qiáng)度(1.62MPa)，較低的熱導(dǎo)率(0.142W/(m·K))和密度(0.723g/cm3)。以同樣工藝

3、制備了Yb2SiO5多孔陶瓷，樣品也具有較為優(yōu)良的力學(xué)性能和熱學(xué)性能，當(dāng)漿料的固相含量從10vol％增加到25vol％時(shí)，樣品對(duì)應(yīng)的孔隙率為85.4％～70.6％時(shí)，壓縮強(qiáng)度為1.75～6.92MPa，室溫?zé)釋?dǎo)率為0.107～0.302W/(m·K)。
　　采用SiO2氣凝膠填充Y2SiO5多孔陶瓷的孔隙，制備出了SiO2氣凝膠復(fù)合Y2SiO5多孔陶瓷。SiO2氣凝膠的加入抑制了氣相傳熱、對(duì)流傳熱和輻射傳熱，明顯改善了Y2SiO5

4、多孔陶瓷的熱學(xué)性能，使熱導(dǎo)率降低20％以上;同時(shí)SiO2氣凝膠加固了多孔骨架結(jié)構(gòu)，改善了Y2SiO5多孔陶瓷的力學(xué)性能，使壓縮強(qiáng)度提高了50％以上。
　　將莫來(lái)石纖維加入Y2SiO5多孔陶瓷，制備出了莫來(lái)石纖維增韌Y2SiO5多孔陶瓷。適量莫來(lái)石纖維的加入改善了Y2SiO5多孔陶瓷的力學(xué)性能，當(dāng)加入10vol％的莫來(lái)石纖維時(shí)，樣品的壓縮強(qiáng)度從1.62MPa上升到了1.76MPa，熱導(dǎo)率從0.142W/(m·K)降低到了0.123W