氧化铝多孔陶瓷制备及其性能的研究.doc

... ... 山东理工大学硕士学位论文氧化铝多孔陶瓷的制备及其性能的研究 Study on Properties and Preparation of Al 2O 3 Porous Ceramics 研 究生: 唐钰栋指 导教师: 白佳海副教授申请学位门类级别: 工学硕士学科专业名称: 材料学研 究方向: 先进结构陶瓷论文完成日期: 2014 年4月 15日分类号: TQ174 密级: 单位代码: 10433 学号: Y1106173 ... ... 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名: 时间: 年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅;学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名: 时间: 年月日导师签名:时间: 年月... ... 摘要本文以低温燃烧合成的粉体为原料制备多孔氧化铝陶瓷,并研究外加 ZrO 2、 MgO 、淀粉燃料、引燃温度,前驱体溶液中 Al 3+浓度、烧结温度对多孔氧化铝陶瓷的显微结构、显气孔率、维氏硬度、孔径分布的影响规律。主要实验工作和结论如下: 1. 用溶胶低温燃烧合成的粉体制备多孔氧化铝陶瓷,并研究外加 ZrO 2、 MgO 、淀粉燃料、引燃温度对多孔陶瓷性能的影响。实验结果表明:随着 ZrO 2 (3 mol%Y 2O 3)外加量(0、10、15和20 mol%) 的增多,多孔陶瓷的显气孔率先增大, 后略有减小。当 ZrO 2 外加量为 15 mol% 时,尽管多孔陶瓷的显气孔率较大, 但 Al 2O 3 晶粒的平均尺寸较小,颈部较厚,因此其维氏硬度较高。随着燃烧合成所用的燃料中淀粉外加量的增大(依次为 0、15、25、35、45、55 wt.%) ,多孔陶瓷的显气孔率呈先增大,后减小的趋势,其中当外加淀粉量为 35 wt.% 时,制备的多孔陶瓷的显气孔率较大;此外,外加淀粉燃料还会影响 Al 2O 3晶粒形貌,减小 Al 2O 3晶粒尺寸, 增强晶粒间颈部结合, 提高多孔陶瓷的维氏硬度。外加 MgO(0 、 1、2、3、4 mol%) ,能使 Al 2O 3 晶粒间颈部结合变厚, 提高维氏硬度,但没有明显影响多孔陶瓷的显气孔率。 2. 用低温燃烧-H 2O 2 氧化处理法合成的粉体为原料制备多孔氧化铝纳米陶瓷,并研究前驱体溶液中 Al 3+浓度、烧结温度对多孔陶瓷性能的影响。实验结果表明:随着前驱体溶液中 Al 3+ 浓度( 分别为 、1、 、 mol/L) 的升高,制备的多孔陶瓷的显气孔率升高,多孔陶瓷的气孔孔径分布变宽,最可几孔径变大, 维氏硬度较低;当烧结温度从 800 ℃升高到 1200 ℃时(前驱体溶液中 Al 3+浓度为 mol/L ) ,多孔氧化铝陶瓷的显气孔率下降,但 Al 2O 3 晶粒增大,缺陷增多,晶粒间结合变弱,导致多孔陶瓷的维氏硬度下降。 3. 将前驱体溶液(Al 3+ 浓度为 1 mol/L) 浸渍在滤纸中,然后引燃燃烧合成 Al 2O 3 -ZrO 2粉体。以合成的粉体为原料,经成型、烧结(1000 ℃)后,可制备多孔 Al 2O 3 -ZrO 2陶瓷。实验结果表明: 当引燃温度从 300 ℃升高到 600 ℃时,多孔陶瓷的显气孔率先减小,后增大;维氏硬度先增大,后减小。其中当引燃温度为 400 ℃时,多孔 Al 2O 3 -ZrO 2陶瓷的显气孔率较低,维氏硬度较高。关键词: 燃烧合成;多孔陶瓷;氧化铝; 氧化锆;淀粉... ... Abstract Porous ceramics were prepared using low-bustion synthesized powders as starting materials. Effect of ZrO 2, MgO, starch fuel, ignition temperature, Al 3+ concentration in precursor solutions, sintering temperatures on microstructures, open porosity, Vickers hardness, pore size distrib