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SHS法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的组织及形成机理研究

作 者: 窦志强
导 师: 崔洪芝
学 校: 山东科技大学
专 业: 材料学
关键词: 自蔓延高温合成 TIB2 TIB2-A12O3 陶瓷粉料 复相陶瓷 热压烧结
分类号: TQ174.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 33次
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内容摘要


采用自蔓延高温合成法(SHS)制备了TiB2粉末和TiB2-Al2O3陶瓷材料,分析了合成过程中的物理化学变化,并研究了TiB2-Al2O3陶瓷材料制备过程中稀释剂含量及制坯压力对反应过程及陶瓷材料的影响。采用B2O3-TiO2-Mg反应体系,通过自蔓延高温合成法制备了TiB2+MgO陶瓷材料。以17%的H2SO4溶液对TiB2+MgO陶瓷材料进行酸洗并干燥,制备了TiB2粉末。对获得的TiB2粉末进行X射线衍射分析,结果表明:合成的陶瓷粉末主要物相为TiB2,另有少量的MgO相。扫描电镜下观察,TiB2粉末颗粒细小、无团聚。以酸洗方式制备的TiB2为稀释剂,分析了其对B2O3-TiO2-Mg体系自蔓延高温合成过程的影响。结果发现:随着稀释剂TiB2含量的增加,反应的绝热温度、燃烧温度降低;生成的TiB2颗粒尺寸增加。采用B2O3-TiO2-Al反应体系,通过自蔓延高温合成法制备了TiB2+Al2O3陶瓷材料。对产物进行X射线衍射分析,结果表明:产物的主要物相为TiB2及Al203,无杂质相出现。扫描电镜下观察燃烧产物,对其组织形貌进行了表征和分析:随着制坯压力的增大,产物中TiB2颗粒尺寸变化不大;添加Al203和TiB2,产物中TiB2颗粒变小。对B2O3-TiO2-Al反应体系制备的TiB2-Al2O3复相陶瓷进行SEM观察,TiB2形貌呈颗粒状、棒状、片状等形态。对其形成机制进行了分析:TiB2的生长形貌主要取决于它自身的结晶习性和生长系统的外部环境。采用自蔓延高温合成的TiB2+Al2O3陶瓷材料为原料,应用热压烧结技术制备了高致密度的TiB2-Al2O3复相陶瓷材料,探讨了材料性能随着TiB2含量的变化规律。试验结果表明,随着TiB2含量的增加,TiB2-Al2O3复相陶瓷材料的力学性能先提高而后又慢慢下降。通过实验调整TiB2含量,得到获得高力学性能TiB2-Al2O3复相陶瓷的最佳配比为TiB2:Al2O3=49.31:50.69。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-32
  1.1 陶瓷材料概述  10
  1.2 复相陶瓷材料  10-14
  1.3 TiB_2陶瓷材料  14-22
  1.4 自蔓延高温合成技术研究进展  22-30
  1.5 研究目的、意义及研究内容  30-32
2 TiB_2陶瓷粉料的自蔓延高温还原合成  32-43
  2.1 自延高温合成工艺  32-33
  2.2 实验过程  33-34
  2.3 B_2O_3+TiO_2+5Mg体系反应过程分析  34-35
  2.4 合成工艺研究  35-41
  2.5 TiB_2陶瓷粉料的结构特点  41-42
  2.6 本章小结  42-43
3 TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的制备  43-73
  3.1 SHS反应热力学概述  43-52
  3.2 实验方案和工艺流程  52-54
  3.3 实验方案  54-55
  3.4 实验结果分析  55-72
  3.5 本章小结  72-73
4 TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的烧结和性能  73-82
  4.1 TiB_2-Al_2O_3陶瓷性能概述  73-74
  4.2 热压烧结技术  74-76
  4.3 实验方法及过程  76-78
  4.4 结果及讨论  78-80
  4.5 本章小结  80-82
5 结论  82-83
参考文献  83-87
致谢  87-88
作者攻读硕士学位期间参加的重点项目  88

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 基础理论
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