本文關(guān)鍵詞：鎂鋁尖晶石透明陶瓷材料的制備及性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：溶膠凝膠法制備粉體工藝,由于其具有產(chǎn)率高、制備純度高以及成本低等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注。然而關(guān)于溶膠凝膠法用于鎂鋁尖晶石透明陶瓷制備的報(bào)道較少。透明陶瓷的光學(xué)性能對(duì)氣孔、雜質(zhì)等極為敏感,高的氣孔率,缺陷數(shù)量以及雜質(zhì)含量均大大降低了材料的透光度。鎂鋁尖晶石透明陶瓷材料具有優(yōu)良的綜合性能,然而其燒結(jié)活性較差,燒結(jié)溫度高,合成粉體純度低,對(duì)高品質(zhì)鎂鋁尖晶石的制備提出了挑戰(zhàn)。因此,采用溶膠凝膠法制備高燒結(jié)活性尖晶石粉體及研究SPS燒結(jié)工藝對(duì)透明材料性能影響具有重要的意義。本文以硝酸鹽及檸檬酸為原料,通過溶膠凝膠法,成功制備了納米、高純度鎂鋁尖晶石粉末。結(jié)果表明,當(dāng)檸檬酸與金屬陽離子摩爾比為1:1,300o C進(jìn)行燃燒反應(yīng),得到成分均勻并具有最佳的低溫析晶性能的前驅(qū)體。前驅(qū)體在600o C開始析晶,800o C時(shí)能完全除去有機(jī)物。粉體尺寸及團(tuán)聚程度隨焙燒溫度增加而增加。粉體在800o C/2h焙燒后其比表面積可達(dá)39.2m2/g,顆粒尺寸為17.1nm,并在SPS燒結(jié)中表現(xiàn)出最佳的燒結(jié)活性。陶瓷致密化行為及性能受燒結(jié)工藝影響。結(jié)果表明,采用SPS法在1400o C/40MPa/20o C/min工藝下制備陶瓷材料致密度最高,透光性最佳。陶瓷材料的力學(xué)及透光性能均隨升溫速率降低而提高,低的升溫速率有助于材料致密化及晶粒適當(dāng)長(zhǎng)大。燒結(jié)溫度提高可能導(dǎo)致滲碳加劇,過低燒結(jié)溫度材料致密度較差。在該工藝下制備材料其強(qiáng)度可達(dá)215MPa。以氟化鋰作為添加劑,可以有效的降低燒結(jié)開始溫度,提高材料致密度。并且在燒結(jié)過程中產(chǎn)生的氣相,能夠除去SPS燒結(jié)過程中的沉積碳,提高材料光學(xué)性能。材料的彎曲強(qiáng)度、硬度以及彈性模量均隨著添加劑含量增加而增加。而當(dāng)添加劑含量為1wt.%時(shí),材料斷裂韌性及光學(xué)性能最高,透光率在2000nm波段達(dá)65%,,韌性為2.92 MPa?m1/2。添加劑含量繼續(xù)增加會(huì)形成殘留第二相,影響材料光學(xué)性能。通過優(yōu)化制備工藝,使用SPS法在1400o C 20-50o C/min工藝下以1wt.%Li F作為添加劑,制備材料組織成分單一,因此,此工藝條件下制備的材料,其透光性主要受氣孔影響。隨著升溫速度的增大,材料的氣孔率增大,其透光性降低。因此,在較低升溫速率條件下制備高透光性鎂鋁尖晶石透明陶瓷較為適宜。
【關(guān)鍵詞】：鎂鋁尖晶石 致密化 顯微組織 力學(xué)性能 光學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-28
• 1.1 課題背景及研究目的10
• 1.2 透明陶瓷的分類10-12
• 1.3 透明陶瓷制備方法12-15
• 1.4 鎂鋁尖晶石透明陶瓷15-22
• 1.4.1 鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)與性質(zhì)15-17
• 1.4.2 鎂鋁尖晶石粉末的合成方法17-20
• 1.4.3 鎂鋁尖晶石透明陶瓷研究現(xiàn)狀20-22
• 1.5 影響陶瓷透光性因素22-26
• 1.5.1 原料23
• 1.5.2 晶粒尺寸及晶界23-24
• 1.5.3 燒結(jié)助劑及雜質(zhì)24-25
• 1.5.4 氣孔25
• 1.5.5 陶瓷表面粗糙度25-26
• 1.5.6 陶瓷制備工藝26
• 1.6 本文目的及主要研究?jī)?nèi)容26-28
• 第2章 原料及試驗(yàn)方法28-34
• 2.1 原材料28
• 2.2 制備工藝28-30
• 2.2.1 共沉淀法制備鎂鋁尖晶石粉末28-29
• 2.2.2 溶膠凝膠法制備鎂鋁尖晶石粉體29
• 2.2.3 SPS燒結(jié)設(shè)備及工藝29-30
• 2.3 分析測(cè)試方法30-34
• 2.3.1 XRD物相分析30
• 2.3.2 顯微組織和斷口觀察30
• 2.3.3 透射電鏡觀察30
• 2.3.4 密度測(cè)試和相對(duì)密度計(jì)算30-31
• 2.3.5 維氏硬度測(cè)定31
• 2.3.6 彎曲強(qiáng)度及彈性模量31-32
• 2.3.7 斷裂韌性32
• 2.3.8 透光性能32
• 2.3.9 BET比表面積32-33
• 2.3.10 熱重及差熱分析法33
• 2.3.11 紅外光譜分析33
• 2.3.12 粉體粒度33-34
• 第3章 鎂鋁尖晶石粉體合成與表征34-50
• 3.1 共沉淀法合成鎂鋁尖晶石粉體34-35
• 3.1.1 共沉淀法粉體的合成34-35
• 3.2 共沉淀法粉體的表征35-37
• 3.3 溶膠凝膠法合成鎂鋁尖晶石粉體37-49
• 3.3.1 溶膠凝膠法玻璃粉體合成及工藝優(yōu)化37-39
• 3.3.2 溶膠凝膠法玻璃粉體析晶行為39-45
• 3.3.3 鎂鋁尖晶石粉體表征45-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 鎂鋁尖晶石透明陶瓷的放電等離子燒結(jié)（SPS）及組織與力學(xué)性能 4150-68
• 4.1 引言50-51
• 4.2 粉體焙燒溫度對(duì)材料致密化行為影響51-53
• 4.3 SPS升溫速率對(duì)材料致密化行為及組織性能影響53-58
• 4.3.1 致密化行為53-55
• 4.3.2 物相組成及微觀組織55-57
• 4.3.3 力學(xué)性能57-58
• 4.4 SPS燒結(jié)溫度對(duì)材料致密化行為及組織性能影響58-62
• 4.4.1 致密化行為58-59
• 4.4.2 物相組成及微觀組織59-61
• 4.4.3 力學(xué)性能61-62
• 4.5 燒結(jié)助劑含量對(duì)材料致密化行為及組織性能影響62-67
• 4.5.1 致密化行為62-63
• 4.5.2 物相組成及微觀組織63-66
• 4.5.3 力學(xué)性能66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 第5章 鎂鋁尖晶石透明陶瓷的光學(xué)性能68-79
• 5.1 引言68-69
• 5.2 添加劑對(duì)材料透光性能影響69-72
• 5.2.1 添加劑含量對(duì)材料透光性能影響69-70
• 5.2.2 添加劑對(duì)透光性能影響機(jī)理70-72
• 5.3 SPS燒結(jié)工藝對(duì)材料透光性能影響72-75
• 5.3.1 燒結(jié)溫度對(duì)材料透光性能影響72-74
• 5.3.2 升溫速率對(duì)材料透光性能影響74-75
• 5.4 氣孔對(duì)材料透光性能影響理論計(jì)算75-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王修慧;曹冬鴿;趙明彪;李剛;高宏;翟玉春;;固相反應(yīng)法制備高純鎂鋁尖晶石粉體[J];大連交通大學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

2 吉亞明,蔣丹宇,馮濤,施劍林;透明陶瓷材料現(xiàn)狀與發(fā)展[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2004年02期

  本文關(guān)鍵詞：鎂鋁尖晶石透明陶瓷材料的制備及性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：346991