【摘要】：硼酸鋁晶須以其優(yōu)異的力學(xué)性能和較高的性價比,廣泛用于金屬基(鋁基、鎂基)、樹脂基復(fù)合材料的增強劑,可大大提高材料的強度及力學(xué)性能,因而成為目前投入工業(yè)應(yīng)用的為數(shù)幾種的無機晶須。然而,由于目前廣泛使用的傳統(tǒng)助熔劑合成硼酸鋁晶須的方法需在1200℃、5~6h下合成,且其長度一般為20-30μm,難以合成出長度超過50μm的硼酸鋁晶須。這使得某些對晶須長度使用要求較高的領(lǐng)域受到了極大的限制,例如:在鋁基、鎂基合金增強劑方面,要求硼酸鋁晶須在50μm以上,而要獲得高長度的硼酸鋁晶須,則需要極高的溫度和較長的煅燒時間。另外,傳統(tǒng)助熔劑法合成的硼酸鋁晶須助溶劑使用量大(約占總反應(yīng)體積的50%)、且無法循環(huán)利用,導(dǎo)致其合成成本高、環(huán)境污染大,成為目前硼酸鋁晶須合成的技術(shù)瓶頸。針對目前硼酸鋁晶須合成技術(shù)存在的問題,本文通過對助傳統(tǒng)的熔劑法合成硼酸鋁晶須合成技術(shù)的改進,尤其對所用原料制備體系的進行了深入研究,甄選出在較低溫度下合成硼酸鋁晶須的優(yōu)化合成條件,并通過對升溫過程以及原料配比等工藝條件調(diào)整研究,在較低溫度合成出了最高長度在160μm左右的高長度的硼酸鋁晶須,從而解決了高長度硼酸鋁晶須難以合成的問題,對于擴大硼酸鋁晶須的應(yīng)用范圍,具有重要意義。本文通過對助熔劑法合成硼酸鋁晶須工藝條件的研究,并使用XRD、SEM以及納米顯微鏡等測試手段,進一步優(yōu)化了合成條件,使得晶須產(chǎn)品更加穩(wěn)定。通過對影響硼酸鋁晶須生長的因素分析,發(fā)現(xiàn)Al/B摩爾比,鍛燒溫度以及鍛燒過程的保溫時間對晶須生長有很大影響。通過正交試驗和不同工藝條件的考察討論得到如下結(jié)果:(1)合成最佳工藝條件為:Al/B=5:2,助熔劑用量為鋁硼摩爾量和的1.2倍,在910℃保溫3小時;(2)硼酸鋁晶須最高長度達到160μm,直徑1~2μm,長徑比高達70的硼酸鋁晶須;(3)通過助熔劑循環(huán)研究發(fā)現(xiàn),循環(huán)次數(shù)對助熔劑的純度產(chǎn)生一定的影響,其中雜質(zhì)的含量隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸增多,雜質(zhì)的含量進而影響了晶須產(chǎn)品的質(zhì)量,助熔劑全循環(huán)利用尚進一步研究;通過對不同鋁源以及助熔劑在低溫下合成硼酸鋁晶須的過程和機理研究,研究發(fā)現(xiàn),本實驗中硼酸鋁晶須的生長機理為L-S型,B2O3既是反應(yīng)物也是載體,然而,硫酸鉀助熔劑在反應(yīng)過程中,起到了催化與助熔兩項作用。
[Abstract]:Aluminum borate whiskers are widely used as reinforcements in metal (aluminum, magnesium) and resin matrix composites for their excellent mechanical properties and high performance-price ratio, which can greatly improve the strength and mechanical properties of the materials. As a result, several kinds of inorganic whiskers have been used in industrial applications. However, it is difficult to synthesize aluminum borate whiskers with the length of 20-30 渭 m because of the widely used traditional flux to synthesize aluminum borate whiskers at 1200 鈩，

本文編號：2310958