钛酸铝(Al2TiO5，简称AT)陶瓷因具有低热膨胀系数、高熔点、优异的抗热震性和低热导率等优良性能而应用在汽车尾气净化处理、隔热材料、化工催化剂载体等方面。但是中温分解和热膨胀系数的各向异性极大的降低了材料的机械性能。本实验采用无压反应烧结方法制备出多孔碳化硅（颗粒/晶须）增强钛酸铝基复合材料。实验通过引入SiCp和SiCw添加剂来改良钛酸铝的性能，并引入玉米淀粉来提高钛酸铝的孔隙率。本实验系统的研究了铝源、反应烧结温度、SiCp粒度、添加剂含量及造孔剂含量对复合材料性能的影响。研究结果表明:
(1)铝源和反应烧结温度会影响多孔碳化硅（颗粒/晶须）增强钛酸铝基复合材料的性能。使用AlOOH为铝源，分别添加5wt％粗SiCp和SiCw，1400℃下烧结制备的Al2TiO5晶粒间结合性好，抗压强度值也高(132.79MPa和228.39MPa)，孔隙率是36％和32％;随着烧结温度的提高，试样的孔隙率逐渐降低，抗压强度逐渐升高。
(2)分别引入SiCp和SiCw两种添加剂，反应烧结产物的主要物相是Al2TiO5、Al6Si2O13、TiC、SiO2。生成的细小规则的TiC晶粒和存在于Al2TiO5晶界处的Al6Si2O13起到协同作用，抑制Al2TiO5晶粒长大并提高其强度。粗细SiCp含量为5wt％时试样的孔隙率是34％和23％，抗压强度是132.79MPa和194.23MPa，SiCw含量为5wt％时试样的孔隙率是27.36％，抗压强度是230.28MPa。但当SiCp/w含量超过5wt％时，因为生成较多低熔点的SiO2，部分填充于多孔材料的孔隙中，部分则分布于Ai2TiO5晶粒之间，既减小孔隙率，又降低抗压强度。添加大粒径SiCp后，改变原有颗粒堆积状态，可提高复合材料的孔隙率。添加小粒径SiCp有助于生成Al6Si2O13晶须，晶须交错分布于Al2TiO5颗粒之间或者孔洞中，提高材料的抗压强度。添加SiCw有助于生成规则形态的TiC颗粒，TiC发挥弥散增强作用提高材料的抗压强度。
(3)随着淀粉含量的增加，试样的孔隙率逐渐增加，抗压强度逐渐降低。淀粉含量为30vol％时，添加5wt％ SiCp和SiCw试样的孔隙率分别是43.05％和43.23％，抗压强度分别是52.13MPa和61.65MPa。但淀粉含量超过30vol％后，试样的抗压强度值均急剧下降，所以淀粉的添加量不宜超过30vol％。淀粉在烧结过程中提供大量的热量，并且减少局部氧气的存在，促进Al6Si2O13和TiC的形成。
(4)引入SiCp+SiCw复合添加剂后，烧结产物的主要物相仍然是Al2TiO5、 Al6Si2O13和TiC，复合添加剂总量不变的条件下改变SiCp和SiCw的比例对物相种类变化无影响。引入SiCp+SiCw复合添加剂后试样的孔隙率升高，最高为40.56％，但是抗压强度降低，最大为85.12MPa。
- 作 者：
- 李书海
- 学科专业：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 山东科技大学
- 导师姓名：
- 崔洪芝
- 学位年度：
- 2014
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
