纳米ZrO2结合Al2TiO5复合材料性能研究

论文摘要

纳米陶瓷材料的强度、韧性和超塑性与工程陶瓷相比有很大的提高,所以纳米陶瓷材料得到了越来越多的应用。利用纳米技术将氧化锆与钛酸铝复合,使钛酸铝材料的强度提高,抑制它的分解,获得性能优良的高抗热震性能新材料。以α-Al2O3、TiO2为原料,加入MgO、SiO2等稳定剂,制备不同粒径的Al2TiO5微细粉;以Al2TiO5微细粉、氧氯化锆（ZrOCl2·8H2O）、氨水（NH3·H2O）等为原料,用液相沉淀法制备了纳米ZrO2结合Al2TiO5复合材料。通过对复合材料的气孔率、抗折强度、线收缩率、热膨胀率、抗热震性能、XRD、SEM等测定分析,研究了不同的ZrO2含量、烧结温度、钛酸铝粒径、锆离子浓度等对Al2TiO5-ZrO2复合材料性能的影响,获得制备性能优良的Al2TiO5-ZrO2复合材料的最佳工艺参数。研究结果表明:以平均粒径为6μm的Al2TiO5微细粉为基体,采用液相沉淀法制备Al2TiO5-ZrO2复合粉体,Zr4+浓度为0.06mol·L-1,氨水浓度为0.2mol·L-1,溶液的pH为9.1～9.3,焙烧温度为650℃时的工艺条件为佳;在其它条件相同的情况下,ZrO2含量为5%的Al2TiO5-ZrO2复合粉体在1500℃烧制的Al2TiO5-ZrO2复合材料综合性能最好;ZrO2含量为2%的Al2TiO5-ZrO2复合材料的热震性能最好;ZrO2含量为5%的Al2TiO5-ZrO2复合材料的热膨胀率最小;ZrO2含量为8%时的Al2TiO5-ZrO2复合材料的抗折强度最高。由XRD分析可知,在Al2TiO5-ZrO2复合材料存在少量的Al2O3和TiO2,说明在制备Al2TiO5-ZrO2复合材料的过程中仍有少量的钛酸铝的分解。抑制Al2TiO5的分解需要进一步做研究和探讨工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 2TiO₅ 及其复合材料的研究概况'>1.1 国内外对Al₂TiO₅及其复合材料的研究概况
• 2TiO₅ 的合成及烧结'>1.1.1 Al₂TiO₅的合成及烧结
• 2TiO₅ 瓷体的微裂纹对其低膨胀特性的影响'>1.1.2 Al₂TiO₅瓷体的微裂纹对其低膨胀特性的影响
• 2TiO₅ 的热分解及添加剂对它的改善'>1.1.3 Al₂TiO₅的热分解及添加剂对它的改善
• 2TiO₅ 复合材料的研究概况'>1.1.4 Al₂TiO₅复合材料的研究概况
• 2 纳米粉体的制备'>1.2 ZrO₂纳米粉体的制备
• 2TiO₅- ZrO₂ 复合材料的研究概况'>1.3 国内外对Al₂TiO₅- ZrO₂复合材料的研究概况
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料的研究概况'>1.3.1 国内外对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的研究概况
• 2 纳米复合陶瓷的强韧化机理'>1.3.2 ZrO₂纳米复合陶瓷的强韧化机理
• 1.4 课题的提出
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料的制备'>2 Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的制备
• 2.1 实验内容
• 2.2 实验原料、化学试剂及仪器设备
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验用化学试剂
• 2.2.3 实验仪器
• 2TiO₅ 微粉的制备'>2.3 不同粒径Al₂TiO₅微粉的制备
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合粉体制备'>2.4 Al₂TiO₅-ZrO₂复合粉体制备
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料的组成点确定'>2.4.1 Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的组成点确定
• 2.4.2 液相沉淀反应物浓度的确定
• 2.4.3 液相沉淀反应pH 值的确定
• 2.4.4 焙烧温度的确定
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合粉体的制备'>2.4.5 Al₂TiO₅-ZrO₂复合粉体的制备
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料的制备'>2.5 Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的制备
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料的性能测试'>2.6 Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的性能测试
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料性能研究'>3 Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料性能研究
• 4+浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料的性能影响'>3.1 Zr⁴⁺浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的性能影响
• 4+浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料烧结性能的影响'>3.1.1 Zr⁴⁺浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料烧结性能的影响
• 4+浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料热膨胀性的影响'>3.1.2 Zr⁴⁺浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料热膨胀性的影响
• 4+浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料的抗热震性能影响'>3.1.3 Zr⁴⁺浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的抗热震性能影响
• 4+浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料微观结构的影响'>3.1.4 Zr⁴⁺浓度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料微观结构的影响
• 2含量对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料的性能影响'>3.2 ZrO₂含量对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的性能影响
• 2含量对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料的烧结性能的影响'>3.2.1 ZrO₂含量对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的烧结性能的影响
• 2含量对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料热膨胀性的影响'>3.2.2 ZrO₂含量对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料热膨胀性的影响
• 2含量对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料的抗热震性能影响'>3.2.3 ZrO₂含量对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的抗热震性能影响
• 2含量对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料微观结构的影响'>3.2.4 ZrO₂含量对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料微观结构的影响
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料的性能影响'>3.3 烧结温度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的性能影响
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料烧结性能的影响'>3.3.1 烧结温度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料烧结性能的影响
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料热膨胀性的影响'>3.3.2 烧结温度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料热膨胀性的影响
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料的抗热震性能影响'>3.3.3 烧结温度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的抗热震性能影响
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料微观结构的影响'>3.3.4 烧结温度对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料微观结构的影响
• 2TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料的性能影响'>3.4 Al₂TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的性能影响
• 2TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料烧结性能的影响'>3.4.1 Al₂TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料烧结性能的影响
• 2TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料热膨胀性的影响'>3.4.2 Al₂TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料热膨胀性的影响
• 2TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料的抗热震性能影响'>3.4.3 Al₂TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的抗热震性能影响
• 2TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂ 复合材料微观结构的影响'>3.4.4 Al₂TiO₅粒径对Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料微观结构的影响
• 2TiO₅-ZrO₂ 复合材料的物相组成分析'>3.5 Al₂TiO₅-ZrO₂复合材料的物相组成分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集