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Al_2TiO_5-AlN-Al复合材料制备和性能研究

作　者: 王昱
导　师: 王志发
学　校: 河北理工大学
专　业: 材料学
关键词: 钛酸铝 氮化铝 金属铝 氮化 复合材料 烧结 抗热震
分类号: TB333
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


钛酸铝的熔点为1860℃、热膨胀系数小于2.0×10-6/℃,具有优良的抗热震性、抗钢水及熔渣侵蚀性,但其机械强度较低。氮化铝热导率为320W/(m·K)、热膨胀系数为4.6×10-6/℃。金属铝的导热率为237W/(m·K),具有高温塑性相特性。在钛酸铝中引入氮化铝和金属铝期望改善钛酸铝的机械强度,并提高其抗热震性能。试验以钛酸铝、金属铝和氮化铝为原料,压制成型后的试样在1200℃×2h、1300℃×2h和1400℃×2h氮气气氛下烧结制备Al2TiO5-AlN-Al复合材料。研究金属铝加入量、钛酸铝粒度、烧成温度和复合方式对复相材料烧结性能、显微结构、物相组成、热膨胀性及抗热震性能的影响。研究表明:添加20wt.%金属铝的试样抗折强度比不加金属铝的对比试样高34.65%,其残余热震强度高于其他金属铝引入量的复合材料,但是热膨胀系数较大,25~1100℃为5.49×10-6/℃;1400℃烧结的复合材料具有良好的抗折强度和残余热震强度,且热膨胀率小于1200℃和1300℃烧结的试样;钛酸铝粒度小于48μm时,试样内部颗粒能够紧密堆积,复合材料结构致密,其抗折强度和残余热震强度均高于其他两种粒度的试样;AT-AlN复合材料热膨胀系数25~1100℃为3.81×10-6/℃,抗折强度和残余热震强度高于不加金属铝的对比试样。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-27
  1.1 钛酸铝的研究概况  10-17
    1.1.1 Al_2TiO_5 的晶体结构与性能  10-12
    1.1.2 影响Al_2TiO_5 机械强度的因素及改善途径  12-14
    1.1.3 Al_2TiO_5 的合成  14-15
    1.1.4 Al_2TiO_5 的烧结  15
    1.1.5 国内外对钛酸铝及其复合材料的研究概况  15-17
  1.2 氮化铝的研究概况  17-23
    1.2.1 氮化铝的晶体结构  17-18
    1.2.2 氮化铝的性质  18-21
    1.2.3 氮化铝的制备方法  21-22
    1.2.4 影响氮化铝生成的因素  22-23
    1.2.5 氮化铝的应用  23
  1.3 过渡塑性相工艺  23-24
  1.4 金属AL 的氮化反应分析  24-25
  1.5 AL_2TiO_5-ALN-AL 复合材料的研究现状  25
  1.6 课题的提出及创新  25-27
    1.6.1 课题的提出  25-26
    1.6.2 课题的创新  26-27
2 AL_2TIO_5 及AL_2TIO_5-ALN-AL 复相材料的制备与性能测试  27-36
  2.1 研究内容  27
  2.2 实验原料  27-28
  2.3 实验设备  28
  2.4 复合材料制备的技术路线  28-32
    2.4.1 预合成Al_2TiO_5 的制备方法  28-29
    2.4.2 制备Al_2TiO_5 微粉工艺条件  29-30
    2.4.3 Al_2TiO_5-AlN-Al 复合材料的制备  30-32
  2.5 性能测试  32-35
  2.6 物料分析测试方法  35-36
3 预合成钛酸铝的性能  36-39
  3.1 预合成钛酸铝的烧结性能  36
  3.2 预合成钛酸铝的物相组成和显微结构  36-37
  3.3 预合成钛酸铝的其它性能  37-39
4 金属铝用量对复合材料性能的影响  39-46
  4.1 金属铝用量对复合材料烧结性能的影响  39-40
  4.2 金属铝用量对复合材料物相组成和显微结构的影响  40-43
  4.3 金属铝用量对复合材料热膨胀性能的影响  43
  4.4 金属铝用量对复合材料抗热震性能的影响  43-46
5 烧成温度对复合材料性能的影响  46-53
  5.1 烧成温度对复合材料烧结性能的影响  46-47
  5.2 烧成温度对复合材料物相组成和显微结构的影响  47-50
  5.3 烧成温度对复合材料热膨胀性能的影响  50-51
  5.4 烧成温度对复合材料抗热震性能的影响  51-53
6 AL_2TIO_5 粒度对复合材料性能的影响  53-60
  6.1 AL_2TiO_5 粒度对复合材料烧结性能的影响  53-54
  6.2 AL_2TiO_5 粒度对复合材料物相组成和显微结构的影响  54-57
  6.3 AL_2TiO_5 粒度对复合材料热膨胀性能的影响  57-58
  6.4 AL_2TiO_5 粒度对复合材料抗热震性能的影响  58-60
7 复合方式对复合材料性能的影响  60-65
  7.1 复合方式对复合材料烧结性能的影响  60-61
  7.2 复合方式对复合材料物相组成和显微结构的影响  61-63
  7.3 复合方式对复合材料热膨胀性能的影响  63
  7.4 复合方式对复合材料抗热震性能的影响  63-65
结论  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
导师简介  71-72
作者简介  72-73
学位论文数据集  73

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 金属－非金属复合材料
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