文档介绍:碳化硅一氧化铝多孔陶瓷的制备研究
摘要:本文以氧化铝粉(44 um)为主要原料,碳化硅粉( u m)作添加剂,磷酸二氢铝作为粘接剂。在300MPa的压力下将粉料模压成 多孔陶瓷胚体,试样中碳化硅的添加量分别为5%、10%、15%,粘流管的注满蒸馅水的容器中, 称量饱和试样在水中的重量,记为G3, go从中取出饱和试 样,用饱含水的多层纱布,将试样表面过剩水分轻轻擦掉(注意不应吸出 试样孔隙中的水),迅速称量饱和试样在空气中的重量,记为G2,精确至 0. 01 go
用排水法测定多孔陶瓷的气孔率计算公式如下:
孔隙率:q=BX100%
式中:q为条状试样的显气孔率(%); G1为条状试样的干燥重量(g);
G2为条状饱和试样在空气中的重量(g); G3为条状饱和试样在水中的重 量(g)。
试样线收缩率测定。在烧结前,使用电子游标卡尺每组试样进 行长度测量。试样烧结后在,每个温度点下,依次对每组试样中的5条测 量,记录数据,计算其平均长度。线收缩率公式:
收缩率:L=BX100%
式中:L1为烘后长度;L2为烧后长度。
抗折强度的测定。本实验采用电子微控万能试验机进行三点弯 曲法抗折强度的测定。弯曲强度试样尺寸为60X6. 5X5. 5 mm, ?样的受压 横截面平行于十字头移动方向,跨距30 mm, rnm/min,每个均值数据为两颗(分别测试两端)试样的加权平均值。抗折
强度的计算公式如下:
o f=BX100%
式中:P为载荷(N); 1为跨距(mm); b为试样宽度(mm); h为试 样高度(mm)。
3结果与分析
1氧化铝多孔陶瓷烧结机制
胚体经过成形及干燥过程后,颗粒间只有很小的附着力,因而强度相 当低、要使颗粒间相互结合以获得较高的强度和硬度,通常是使胚体经过 一定的高温烧成。在烧成过程中往往包含多种物理化学过程,如脱水、热 分解和相变,熔融和溶解,固相反应以及析出晶体,晶体长大和剩余玻璃 相的凝固过程[7]。
烧结是陶瓷制备中重要的一环,伴随烧结发生的主要变化是颗粒间接 触界面扩大并逐渐形成晶界;气孔从连通逐渐变成孤立状态并缩小,最后 大部分甚至全部从胚体中排除,使成形体的致密度和强度增加,成为具有 一定性能和几何外形的整体[8]。烧结可以发生在单纯的固体之间,也可 以在液相参与下进行。前者称为固相烧结,后者称为液相烧结。无疑,在 烧结过程中可能包含有某些化学反应的作用,但烧结并不依赖化学反应的 发生。它可以在不发生任何化学反应的条件下,简单的将固体粉料进行加 热转变成坚实的致密烧结体,如各种氧化物陶瓷和粉末冶金制品的烧结就 是如此,这是烧结区别于固相反应的一个重要方面。
烧结过程可以用图1来说明。图中第一阶段表示烧结成形体中颗粒的 堆积情况。这时,颗粒有的彼此以点接触,有的则相互分开,保留较多的 空隙。紧接着随烧结温度的提高和时间的延长,开始产生颗粒间的键合和
重排过程。这时颗粒因重排而相互靠拢,第一阶段的大空隙逐渐扩大为面 接触,颗粒间界面面积增大,固一气表面积相应减小,但仍有部分空隙是 连通的。第三阶段过程表明,随着传质的继续,颗粒界面进一步发育长大, 气孔则逐渐缩小和变形,最终,转变成孤立的闭气孔。与此同时,颗粒粒 界开始移动,