温度对莫来石-SiC- Al2O3纳米复合材料制备的影响[2].ppt

1、,莫来石-SiC-Al2O3复合材料的制备以及性能测试,第一组：柴大霞唐建 周妤莲崔嵬,目 录,一、引言,二、实验方案设计,三、实验结果与讨论,四、结论,引 言,一、问题由来,氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度大、 耐磨、耐高温、耐腐蚀、电绝缘性高和 介电损耗低等特点，由于其在应力作用 下难以发生塑性变形和位错滑移，所以 具有高脆性和均匀性差等致命弱点，影 响了它的应用。 因此，提高氧化铝陶瓷的韧性是急待 解决的重要问题。,二、解决方法,通过多相复合来改善材料的相关性能是 材料改性的重要手段之一。 目前常用的方 法有两大类。 一类是采用机械或物理化学的方法。这 种方法是在陶瓷基体中直接加入第二相(

2、增 韧增强剂)，即在基体的粉末中加入第二相 的纤维、晶须或颗粒混合后烧结。由于第 二相和基体之间的差异，颗粒的分布均匀 性较难解决，影响了其发展应用。,另一类是利用主晶相和基质之间的物理 化学反应，在二者之间的晶界上原位生成 第二相或弥散相，即原位反应，由于原位 反应具有热力学稳定性、易获得超细高纯 的原位反应物和优良的界面结合状态等优 点。目前，得到了学者广泛的关注与研究。 本课题主要采用了原位反应的机理，从 而制备相关的复合陶瓷材料。,三、实验设计思路,混合,氧化,反应烧结,将亚微米级SiC和Al2O3均匀混合压制成坯体，再将坯体氧化处理使SiC粒子部分氧化，亚微米级SiC颗粒氧化，即发生

3、化学反应：SiC+2O2SiO2 +CO2，使得SiC颗粒的表层部分氧化生成SiO2，然后把经过氧化后的SiO2与Al2O3在无压烧结的情况下发生原位反应，从而生成莫来石颗粒相(3Al2O32SiO2)。,四、主要研究内容,本论文采用工业中广泛应用的亚微米级 氧化铝粉和碳化硅作为原材料，利用原位 反应机理，采用单面加压的形式，无压烧 结制备Al2O3/SiC复合陶瓷，并通过X-ray分 析莫来石化的程度，用SEM观察断面形貌， 用维氏硬度计测量其表面硬度、以及膨胀 率（线变化）等方面的性能。,实验方案设计,一、拟采取的技术路线,为了减少实验次数，提高效率，本实验拟采用四因素三水平的正交设计实验

4、，具体实验如下表所示 ：,二、实验方案的制定,三、温度制度的制定,烧成试样整体图,四、烧成制品,实验结果与讨论,一、XRD分析 由右直观分析表可知：温度对莫来石化影响最大，其次是配比，时间和结合剂。,9个实验的X衍射图谱,温度和时间交互作用表,效应曲线图,温度和结合剂作用表,以上图表此分别得结论：温度对莫来石的生成影响最大，其次是配比，保温时间和结合剂。并以1500保温4小时配比为10：90的纸浆废液制备的复合陶瓷生成的莫来石的含量最高，可达到50%（如下图所示）。,二、维氏硬度分析与讨论,直观分析表,实验结果表,直观分析表,效应曲线图,温度和结合剂交互作用表,效应曲线图,温度和结合剂交互作用

5、表,温度和时间交互作用表,扫描电镜图,SiC,SiC,M,A,M,A,A,断口形貌的SEM分析,A,SiC,M,A,线变化分析,效应曲线图,温度和时间交互作用表,温度和结合剂交互作用表,结 论,温度对莫来石化的影响最大，其次是配比，保温时间和结合剂从效应图尤为明显以100结合剂为纸浆废液保温个小时的组合为最好其莫来石含量可达 从扫描电镜可以看出与我们的设计模型一致，莫来石的粒度很小，可以达到亚微米级，如果借助透射电镜有望观察到更微小的莫来石 结合剂对生成的复合陶瓷的维氏硬度影响最大，其次是温度，配比和保温时间。从效应曲线图上表现尤为明显，以纸浆废液结合剂为最好，但可以进一步探索结合剂更好的情况。温度以1600最好，保温时间越长越好所以最适水平是纸浆废液为结合剂1600保温8个小时配比为6：94。 从对线变化的正交实验分析：结合剂对线变化影响最大，其次是配比和保温时间，从效应曲线图上表现尤为明显，以纸浆废液结合剂为最好，但可以进