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β-SiAlON陶瓷及其多孔材料制备工艺研究

王光

  多孔陶瓷具有高孔隙率,体积密度小,比表面积大等优点,兼之陶瓷的耐高温、耐腐蚀、化学性能稳定,使其广泛应用于净化过滤、高温催化载体、吸声减震、传感材料等领域。β-SiAlON陶瓷不仅力学性能好,同时抗氧化性能及耐腐蚀性能好,而且β-SiAlON陶瓷材料瞬时液相烧结方式降低了烧结温度。本文以β-SiAlON陶瓷材料作为多孔陶瓷基体。 本文以无压烧结的方法制备的β-SiAlON陶瓷。通过调整设计成分、烧结助剂种类及烧结助剂掺量制备了β-SiAlON陶瓷,研究了β-SiAlON陶瓷微观结构及力学性能。研究表明,根据β-SiAlON的分子式Si6-zAlzOzN8-z(O<z≤4.2)调整z值,随着z值增大β-SiAlON陶瓷晶粒尺寸增大,致密度随之降低,其力学性能在z=2时硬度为14.79 GPa,抗弯强度为792.75MPa。掺杂Y2O3为烧结助剂时,β-SiAlON陶瓷晶粒为柱状晶,晶粒尺寸分布均匀,长径比为4~7,其致密度高于掺杂Nd2O3及掺杂Yb2O3制备的β-SiAlON陶瓷。β-SiAlON陶瓷晶粒尺寸随着烧结助剂掺量增加而增大,致密度也随着烧结助剂掺量增加而呈上升趋势。当烧结助剂掺量为5%时,其晶粒尺寸分布均匀,晶粒长度约为6~10μm。当z=2,掺杂5%的Y2O3为烧结助剂,制备了晶粒尺寸均匀,致密度为94.63%的β-SiAlON陶瓷,测得其硬度为14.79 GPa,抗弯强度为792.75 MPa。 通过掺杂造孔剂以无压烧结方法制备了β-SiAlON多孔材料。研究了造孔剂掺量不同对多孔陶瓷气孔形貌及抗弯强度的影响。研究表明,当造孔剂添加量为20%时,β-SiAlON多孔陶瓷均以独立气孔为主。随着添加量增加,多孔陶瓷由独立气孔变为连通型气孔。多孔材料气孔率随着造孔剂掺量增加而增大,力学性能随着造孔剂掺量增加而呈下降的趋势。造孔剂掺量为60%,多孔陶瓷气孔率约为37%,抗弯强度为120 MPa左右。……   
[关键词]:β-SiAlON;多孔陶瓷;微观结构;气孔率;力学性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连海事大学2011年
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