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氧化锆—钛酸铝纳米复合材料的制备与性能研究

2020-12-03阅读(338)

氧化锆—钛酸铝纳米复合材料的制备与性能研究

论文摘要

氧化锆材料的熔点为2700℃、化学稳定性好、抗酸碱炉渣侵蚀性强,使用温度可以高达2300～2400℃。但其热膨胀系数高、抗热震性能较差。钛酸铝（Al2TiO5）其熔点高达1860℃、热膨胀系数α<1.5×10-6/℃,可耐受1650℃钢水的冲刷侵蚀,具有优良的抗热震性能。利用纳米技术将氧化锆与钛酸铝复合,可望获得性能优良的高抗热震性能新材料。试验采用共沉淀法制备氧化锆-钛酸铝纳米复合粉体,以硫酸铝、硫酸亚钛、氧氯化锆为原料,采用共沉淀的方法分别制备氧化铝、氧化钛、氧化锆的纳米粉体,然后经1350℃、1400℃、1450℃、1500℃不同烧成温度下合成氧化锆-钛酸铝纳米复合材料。然后对烧后的试样进行显微结构、物相组成、烧结性能、热膨胀性能及抗热震性能进行了测定,研究钛酸铝和氧化锆含量、烧结温度对复合材料各项性能的影响。研究结果表明:钛酸铝占主要成分的ZrO2结合Al2TiO5纳米复合材料,引入5%ZrO2,1500℃烧成的试样抗折强度可达103.2Mpa,但是试样的热膨胀率随温度升高几乎呈直线增长趋势,不能体现钛酸铝材料低膨胀的性能,试样的抗热震性能差。将上述烧结后试样经破碎再以原来烧成温度烧结,试样的热膨胀率降低明显,材料低膨胀的性能明显,但是抗折强度也降低至25MPa左右,试样的抗热震次数性能良好,可经受30多次热冲击,试样无明显损坏。氧化锆占主要成分的Al2TiO5复合ZrO2纳米复合材料,烧成温度1350～1400℃时抗折强度在25MPa左右,试样的抗热震性能较好,可以经受20次以上的热冲击。随着烧成温度提高到1450～1500℃,抗折强度降低明显。试样热膨胀率随着钛酸铝的引入呈逐步降低趋势,并且m-ZrO2→t-ZrO2晶型转变温度降低

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1 文献综述
  • 2 材料的结构特征与性能'>1.1 ZrO2材料的结构特征与性能
  • 2 的晶体结构'>1.1.1 ZrO2的晶体结构
  • 2 材料性能'>1.1.2 ZrO2材料性能
  • 2 材料的相变'>1.1.3 ZrO2材料的相变
  • 2TiO5 的晶体结构与性能'>1.2 Al2TiO5的晶体结构与性能
  • 1.2.1 钛酸铝的晶体结构
  • 2TiO5 的性能'>1.2.2 Al2TiO5的性能
  • 1.3 纳米粉体及其复合材料的性能
  • 1.4 国内外对氧化锆-钛酸铝复合材料的研究现状
  • 2TiO5和ZrO2 纳米粉体'>1.5 共沉淀法制备Al2TiO5和ZrO2纳米粉体
  • 1.5.1 共沉淀法制备纳米粉体的原理
  • 1.5.2 沉淀法制备纳米粉体的工艺过程
  • 1.5.3 纳米粉体制备过程中团聚的控制
  • 1.6 课题的提出及创新
  • 1.6.1 课题的提出
  • 1.6.2 课题的创新
  • 2 纳米氧化锆-钛酸铝复合材料的制备
  • 2.1 试验内容
  • 2.2 试验原料及设备
  • 2.2.1 试验原料
  • 2.2.2 试验设备
  • 2.3 共沉淀制备纳米粉体工艺条件确定
  • 2.3.1 共沉淀反应物浓度的确定
  • 2.3.2 共沉淀反应pH 值的确定
  • 2.3.3 沉淀物干燥温度的确定
  • 2.3.4 前驱体焙烧温度的确定
  • 2.4 纳米粉料制备的工艺流程
  • 2TiO5占主体的Al2TiO5-ZrO2 纳米粉料'>2.4.1 液相共沉淀法制备Al2TiO5占主体的Al2TiO5-ZrO2纳米粉料
  • 2占主体的ZrO2-Al2TiO5 纳米粉料'>2.4.2 液相共沉淀法制备ZrO2占主体的ZrO2-Al2TiO5纳米粉料
  • 2-Al2TiO5 复合材料的制备'>2.5 ZrO2-Al2TiO5复合材料的制备
  • 2-Al2TiO5 复合材料组成点的确定'>2.5.1 ZrO2-Al2TiO5复合材料组成点的确定
  • 2.5.2 添加剂的确定
  • 2-Al2TiO5 复合材料试样的制备'>2.5.3 ZrO2-Al2TiO5复合材料试样的制备
  • 2结合Al2TiO5 纳米复合材料性能研究'>3 ZrO2结合Al2TiO5纳米复合材料性能研究
  • 3.1 试验内容
  • 3.2 性能测试方法
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料的性能'>3.3 Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料的性能
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料XRD 测试结果'>3.3.1 Al2TiO5-ZrO2 纳米复合材料XRD 测试结果
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料微观结构'>3.3.2 Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料微观结构
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料烧结性能'>3.3.3 Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料烧结性能
  • 2TiO5-ZrO2 复合材料的热膨胀性'>3.3.4 Al2TiO5-ZrO2复合材料的热膨胀性
  • 2TiO5-ZrO2 复合材料的抗热震性'>3.3.5 Al2TiO5-ZrO2复合材料的抗热震性
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料的制备与性能'>3.4 再烧结Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料的制备与性能
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料的制备'>3.4.1 再烧结Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料的制备
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料XRD 测试结果'>3.4.2 再烧结Al2TiO5-ZrO2 纳米复合材料XRD 测试结果
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料的微观结构'>3.4.3 再烧结Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料的微观结构
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料的烧结性能'>3.4.4 再烧结 Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料的烧结性能
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料热膨胀性'>3.4.5 再烧结 Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料热膨胀性
  • 2TiO5-ZrO2 纳米复合材料的抗热震性'>3.4.6 再烧结 Al2TiO5-ZrO2纳米复合材料的抗热震性
  • 2TiO5结合ZrO2 纳米复合材料性能研究'>4 Al2TiO5结合ZrO2纳米复合材料性能研究
  • 4.1 试验内容
  • 4.2 性能测试方法
  • 2-Al2TiO5 纳米复合材料XRD 性能'>4.3 ZrO2-Al2TiO5 纳米复合材料XRD 性能
  • 2-Al2TiO5 纳米复合材料XRD 测试结果'>4.3.1 ZrO2-Al2TiO5 纳米复合材料XRD 测试结果
  • 2-Al2TiO5 纳米复合材料微观结构'>4.3.2 ZrO2-Al2TiO5纳米复合材料微观结构
  • 2-Al2TiO5 纳米复合材料烧结性'>4.3.3 ZrO2-Al2TiO5纳米复合材料烧结性
  • 2-Al2TiO5 复合材料的热膨胀性'>4.3.4 ZrO2-Al2TiO5复合材料的热膨胀性
  • 2-Al2TiO5 纳米复合材料的抗热震性'>4.3.5 ZrO2-Al2TiO5纳米复合材料的抗热震性
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 导师简介
  • 作者简介
  • 学位论文数据集

    • 相关论文文献

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