本文關鍵詞：添加劑對硼酸鎂晶須多孔陶瓷燒結致密化及性能的影響

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【摘要】：燒結是陶瓷制備過程中不可或缺的步驟。在原位合成晶須多孔陶瓷的燒結過程中,一方面要求能夠原位獲得均勻生長的晶須,另一方面又要保證陶瓷燒結體致密化程度、強度以及孔隙率等物理性能。通過查閱大量晶須生長以及陶瓷燒結方面的文獻,發(fā)現(xiàn)過渡金屬氧化物作為添加劑不僅能改善多孔陶瓷綜合性能,還能促進晶須生長。因此本文分別以Ni(NO3)2、Fe(NO3)3以及NiO三種物質(zhì)作為添加劑,以堿式碳酸鎂((MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O),簡稱(BMC))和硼酸(H3BO3)為主要原料,其中Mg:B摩爾比為1:1.5,在原位合成硼酸鎂晶須多孔陶瓷的基礎上,通過熱膨脹分析(DIL)、物相分析(XRD)、形貌分析(SEM)、三點彎曲強度以及孔隙率測試等材料現(xiàn)代分析測試研究方法,研究了這三種添加劑及其添加量對原位合成硼酸鎂晶須多孔陶瓷燒結致密化過程、物相、形貌以及物理性能的影響,并得出以下結論:1、在未加入添加劑的情況下,將經(jīng)500℃預處理后的坯料以10℃/min的升溫速率從室溫升至900℃的過程中,樣品總收縮量為5.98%,收縮開始和結束溫度分別為629℃和738℃。在熱膨脹測試過程中,升溫速率對樣品燒結致密化速率影響不大,但隨著升溫速率的增加,樣品收縮量略有降低;2、在未引入添加劑的情況下,通過850℃燒結4 h所得到的樣品綜合性能最佳,所得到的樣品主要由Mg2B2O5與MgB4O7兩相構成,晶須直徑和長度分別為0.3-0.5μm和3-6μm,有少量塊狀和顆粒狀的晶粒存在;所制備的多孔陶瓷孔隙率和三點彎曲強度分別為65%和4.72 MPa;3、在原料中加入5%的Ni(NO3)2作為添加劑能有效降低燒結過程中收縮開始和結束溫度,將燒結過程中的反應推遲到燒結中后期,使收縮過程均勻化;樣品在燒結過程中總收縮率為7.86%。在850℃下燒結4 h所得到的陶瓷樣品中晶須直徑和長度分別為0.2-0.3μm和4-8μm,多孔陶瓷的孔隙率和三點彎曲強度分別為63%和6.47 MPa;4、在原料中添加5%的Fe(NO3)3作為添加劑對原位合成硼酸鎂晶須多孔陶瓷燒結致密化過程和相變的影響與添加5%Ni(NO3)2作為添加劑的作用相似,在整個熱膨脹過程中樣品的總收縮量為6.01%;在850℃下燒結4 h所得到的樣品晶須直徑和長度分別為0.3-0.8μm和3-5μm,所制備的多孔陶瓷孔隙率和三點彎曲強度分別為60%和6.0 MPa;5、在原料中添加5%NiO作為添加劑對坯體燒結致密化過程中收縮開始和結束溫度基本無影響,在燒結過程中坯體總收縮率為5.45%;在850℃下燒結4 h所得到的樣品中晶須生長均勻,長度可達6-10μm,但晶須直徑較大,約為0.7-1.5μm;所制備的孔陶瓷孔隙率和三點彎曲強度分別為67%和4.25 MPa;6、與添加5%添加劑的樣品相比較,當添加劑的量為1%或10%時,在850℃下燒結4 h時所得到的樣品燒結體密度降低,所制備的多孔陶瓷孔隙率和三點彎曲強度都有所增加,但增加量不大;7、綜合燒結過程研究、物相分析、形貌觀察及物理性能測試結果可以看出:在原料中添加5%Ni(NO3)2作為添加劑的樣品,在850℃下充分燒結4 h后,所得到的原位生長硼酸鎂多孔陶瓷中晶須生長充分、分布均勻,物理性能最優(yōu)。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1

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