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氧化铝材料性能改善的研究

作　者: 沈巍
导　师: 张文丽
学　校: 河北理工学院
专　业: 材料学
关键词: 氧化铝陶瓷增韧补强细晶陶瓷板状氧化铝材料
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

细晶氧化铝陶瓷与板状氧化铝增韧氧化铝陶瓷,是氧化铝材料领域研究的重点。本论文在概述了氧化铝陶瓷发展,尤其是概括总结了细晶氧化铝和板状氧化铝的发展和增韧增强机理后,分别对超细氧化铝粉体的制备,细晶氧化铝陶瓷材料的制备以及板状氧化铝增韧氧化铝陶瓷的常温力学性能进行了研究。以硝酸铝和氨水为原料,本实验首先探讨了湿化学法合成超细氧化铝粉体的工艺。结果表明:残存的硝酸铵在超细粉体的煅烧过程中能发生分解,可以促进氧化铝介稳晶型的转变,添加一定的氧化铝籽晶,显著降低介稳晶型的转变温度,并制备了20纳米与30纳米的超细氧化铝粉体。对细晶氧化铝材料的研究表明:在无压烧结氢气保护的条件下,可以得到抗弯强度为210MPa的材料,然而材料的最大强度和最大韧性值并不同时出现。为了探讨添加剂对氧化铝烧结性能的影响,本实验中采用了两种工业上常用的添加剂,MgO与Y₂O₃。试验表明,MgO可以显著促进材料的烧结,有利于获得细晶氧化铝陶瓷,而Y₂O₃降低氧化铝烧结温度的作用不明显。这表明添加剂的含量对细晶氧化铝陶瓷的制备有很大影响。板状氧化铝增韧增强氧化铝试验表明,板状氧化铝的颗粒大小存在一个临界值,超过这个临界值,增韧增强效果就会丧失。本实验中添加10%的板状氧化铝得到了较好的抗弯强度值。由于镀膜板状氧化铝可以提高注浆料性能,本实验对此进行了一定的研究,实验表明,镀膜板状氧化铝的添加,可提高了材料的性能,但本实验中,由于实验条件有限,镀膜并没有达到很好的实验效果。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
引言  10-12
第一章.文献综述  12-26
  1.1 氧化铝晶体结构及应用概况  12-15
    1.1.1 氧化铝的晶体结构  12-13
    1.1.2 氧化铝陶瓷的应用概况  13-15
  1.2 氧化铝陶瓷的研究与发展  15-21
    1.2.1 细晶氧化铝陶瓷的研究发展  15-18
    1.2.2 氧化铝增强增韧材料的研究发展  18-21
  1.3 影响陶瓷材料强度的主要因素  21-23
  1.4 增韧机理简介  23-24
  1.5 本课题的研究思路  24-26
第二章超细Α-AL_2O_3微粉的研究  26-31
  2.1 实验过程  27
    2.1.1 试验用原料  27
    2.1.2 实验过程  27
    2.1.3 实验检测  27
  2.2 实验结果与分析  27-31
    2.2.1 氧化铝凝胶的物相变化  27-29
    2.2.2 NH_4NO_3 的影响  29
    2.2.3 添加α－Al_2O_3 对试样相对密度的影响  29-30
    2.2.4 超细粉体的SEM 分析  30-31
第三章细晶粒氧化铝陶瓷材料的制备和研究  31-42
  3.1 实验过程  31-33
    3.1.1 粉体预处理  31-32
    3.1.2 材料的制备  32
    3.1.3 性能测试  32-33
  3.2 实验结果与分析  33-41
    3.2.1 粉体烧结行为的研究  33-34
    3.2.2 细晶氧化铝材料的力学性能研究  34-35
    3.2.3 MgO 对氧化铝材料性能的影响  35-38
    3.2.4 Y_2O_3 对氧化铝材料性能的影响  38-41
  3.3 材料的显微结构分析  41-42
第四章板状氧化铝增强增韧氧化铝材料的制备和研究  42-59
  4.1 实验总体思路  42
  4.2 实验过程  42-47
    4.2.1 原料介绍  42-43
    4.2.2 工艺流程图  43-44
    4.2.3 未镀膜的板状氧化铝粒度  44
    4.2.4 配料  44-45
    4.2.5 成型  45-46
    4.2.6 烧成  46
    4.2.7 性能测试  46-47
  4.3 实验结果与分析  47-59
    4.3.1 测试结果  47-48
    4.3.2 分析讨论  48-59
第五章结论  59-60
参考文献  60-62
致谢  62

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