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反应烧结多孔钛酸铝材料的研究

作　者: 葛传良
导　师: 崔洪芝
学　校: 山东科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 多孔钛酸铝添加剂造孔剂反应烧结
分类号: TQ133.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钛酸铝(Al2TiO5简写：AT)具有熔点高、热膨胀系数低、导热系数低、弹性模量低、抗热震好以及抗冲击性强等优良特性,在许多领域已经得到广泛应用,如作为高温防腐蚀涂层、高温抗氧化涂层以及高温合金的热障涂层的应用；作为耐火材料、结构材料在钢铁、金属冶炼以及汽车工业等领域的应用。基于Al2TiO5的优良性质,它将是汽车尾气净化用多孔陶瓷载体材料的理想选择。本文以Al2O3和TiO2为原料,辅助添加SiO2、Fe2O3等作为改性剂,以PVA作为粘结剂,玉米淀粉为造孔剂,采用反应烧结的方法制备多孔钛酸铝陶瓷材料。系统研究了烧成温度、改性剂和造孔剂对多孔钛酸铝陶瓷材料性能的影响规律。并重点利用XRD、SEM以及电子探针等手段,对多孔材料的组成、结构、形貌与性能之间的关系进行了系统研究。研究结果表明：(1)通过XRD物相分析可以看出,不同烧成温度下获得的试样主相为Al2TiO5,另外还有少量的未反应的Al2O3和TiO2,随着烧成温度的提高和添加剂的引入,Al2TiO5的合成率逐渐升高,当烧成温度为1500℃,添加质量分数为4%的Fe203时,几乎没有未反应的Al2O3和TiO2。(2)烧结温度和辅助添加SiO2、Fe2O3等对Al2TiO5晶体形态有影响。反应烧结获得的Al2TiO5晶粒形状不规则,随着烧结温度的提高,晶粒逐渐增大,晶粒间粘结紧密,气孔变少,致密度升高,强度增加。添加剂SiO2、Fe2O3与钛酸铝形成固溶体,这部分固溶体存在于钛酸铝晶界上,形成固溶体后能使钛酸铝的晶格常数变大,改变钛酸铝的畸变程度,从而改变了钛酸铝的热分解率和强度。(3)通过反应烧结法得到了具有三维多孔结构的钛酸铝多孔陶瓷材料。加入一定范围(0wt.%～20wt.%)的造孔剂-玉米淀粉可以有效的提高多孔钛酸铝陶瓷气孔率。不同含量造孔剂对多孔钛酸铝陶瓷性能的影响不同,随着造孔剂含量增大,气孔率增大,抗压强度降低。

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摘要 5-6ABSTRACT 6-121 绪论 12-28 1.1 引言 12-13 1.2 多孔钛酸铝陶瓷材料简介 13-16 1.3 钛酸铝的结构特征、研究现状及其应用 16-24 1.4 添加剂对钛酸铝性能的影响 24-25 1.5 多孔钛酸铝及其多孔钛酸铝复合材料的发展趋势 25-26 1.6 研究目的及意义 26-282 实验条件及方法 28-36 2.1 实验原料 28-29 2.2 实验设备 29-30 2.3 实验流程 30-31 2.4 实验方案 31-33 2.5 分析检测及性能表征 33-363 致密钛酸铝烧结体的制备及其性能的研究 36-51 3.1 烧结温度对钛酸铝材料的影响 36-41 3.2 添加剂对钛酸铝材料的影响 41-50 3.3 本章小结 50-514 钛酸铝多孔材料的制备及其性能研究 51-61 4.1 多孔钛酸铝的制备 51-54 4.2 物相分析 54-55 4.3 微观形貌分析 55-58 4.4 孔隙率分析 58-59 4.5 抗压强度分析 59-60 4.6 本章结论 60-615 结论 61-63致谢 63-64参考文献 64-68攻读硕士学位期间参与的项目及发表的论文 68

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