本文關(guān)鍵詞：噴霧干燥法制備ZTA陶瓷粉體及ZTA陶瓷致密性研究

  更多相關(guān)文章： ZTA復(fù)相陶瓷 納米 噴霧干燥 致密化燒結(jié)

【摘要】：本文實驗采用Al(NO_3)_3·9H_2O與ZrOCl_2·8H_2O為原料,通過噴霧干燥-煅燒制備燒結(jié)性良好的納米ZrO_2/Al_2O_3陶瓷復(fù)合粉體,然后成型燒結(jié)。研究制備過程的優(yōu)化工藝參數(shù)及影響燒結(jié)致密性因素,并對添加TiO_2助燒劑對其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能影響進(jìn)行了研究,得出以下的結(jié)論:(1)以Al(NO_3)_3·9H_2O與ZrOCl_2·8H_2O為原料配制溶液,加入蔗糖噴霧干燥獲得ZTA前驅(qū)體粉末,再經(jīng)過煅燒熱處理制備ZrO_2/Al_2O_3復(fù)合粉體。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)200℃噴霧干燥、1200℃煅燒處理后,ZrO_2主要以四方相形式存在,出現(xiàn)尖銳的衍射峰,Al_2O_3以穩(wěn)定型α-Al_2O_3存在;蔗糖中的碳源在煅燒過程中生成的CO、CO_2對團(tuán)聚體產(chǎn)生膨脹使其破裂,從而獲得理想粒徑的粉體,經(jīng)粒徑分析得知ZrO_2顆粒粒徑約25nm,Al_2O_3粒徑也在5μm內(nèi),且電鏡觀察下制備的粉體分散性良好、兩相分布均勻。(2)ZrO_2/Al_2O_3復(fù)合粉體經(jīng)注凝成型后無壓燒結(jié),燒結(jié)溫度為1550℃時,燒結(jié)體結(jié)構(gòu)致密,ZrO_2均勻分布在基體Al_2O_3晶間和晶內(nèi)。測試發(fā)現(xiàn),1550℃燒結(jié)后的綜合性能最好,致密度達(dá)到97.8%,抗彎強(qiáng)度為380MPa。(3)TiO_2添加量的不同對陶瓷微觀形貌和致密度產(chǎn)生影響,其力學(xué)性能的差異較大。當(dāng)加入0.5wt%的TiO_2時,能夠固溶在Al_2O_3和ZrO_2的基體中,促進(jìn)ZTA在較低溫度下致密化燒結(jié)。添加0.5wt%TiO_2的ZTA抗彎強(qiáng)度基本在400MPa~500MPa,硬度達(dá)到1710GPa,斷裂韌性為6.4 Mpa·m1/2;當(dāng)加入1wt%TiO_2時,ZTA可以在低溫?zé)Y(jié),但生成的ZrTiO4雜質(zhì)相,降低了材料性能。當(dāng)合適添加量的TiO_2時,ZTA中被穩(wěn)定至室溫的t-ZrO_2含量增加,ZTA韌性提高。
【關(guān)鍵詞】：ZTA復(fù)相陶瓷 納米 噴霧干燥 致密化燒結(jié)
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-24
• 1.1 前言9-10
• 1.2 陶瓷基復(fù)合材料10-11
• 1.2.1 纖維增韌陶瓷復(fù)合材料10
• 1.2.2 異相顆粒彌散分布強(qiáng)化復(fù)相陶瓷10
• 1.2.3 原位生長復(fù)合陶瓷材料10
• 1.2.4 梯度功能復(fù)合陶瓷材料10
• 1.2.5 納米陶瓷復(fù)合材料10-11
• 1.3 ZTA納米復(fù)相陶瓷材料11-16
• 1.3.1 氧化鋁簡介12-14
• 1.3.2 氧化鋯概述14-16
• 1.4 氧化鋁陶瓷增韌機(jī)制16-18
• 1.4.1 納米技術(shù)增韌16
• 1.4.2 晶須增韌和纖維增韌16-17
• 1.4.3 顆粒彌散增韌17
• 1.4.4 氧化鋯增韌17-18
• 1.5 ZTA納米陶瓷復(fù)合粉體的制備18-22
• 1.5.1 Al_2O_3-ZrO_2粉體的制備方法19-22
• 1.6 研究目的及內(nèi)容22-24
• 1.6.1 研究的目的22-23
• 1.6.2 研究內(nèi)容23-24
• 第二章 實驗材料及實驗法24-42
• 2.1 實驗原料24-25
• 2.2 實驗儀器25
• 2.3 實驗步驟25-38
• 2.3.1 制粉26-29
• 2.3.2 成型29-36
• 2.3.3 燒結(jié)36-38
• 2.4 研究方法38-42
• 2.4.1 差熱分析38
• 2.4.2 XRD分析38
• 2.4.3 試樣的掃描電鏡(SEM)觀察38
• 2.4.4 試樣的密度測定38-39
• 2.4.5 維氏硬度測試39-40
• 2.4.6 抗彎強(qiáng)度測定40
• 2.4.7 斷裂韌性測定40-42
• 第三章 前驅(qū)Al_2O_3/ZrO_2復(fù)合粉體的煅燒預(yù)處理分析42-52
• 3.1Al_2O_3/ZrO_2復(fù)合粉體性能測試42-49
• 3.1.1 比表面積分析42-44
• 3.1.2 XRD分析44-48
• 3.1.3 SEM分析48-49
• 3.2 蔗糖處理對粉體性能的影響49-51
• 3.2.1 SEM分析49-50
• 3.2.2 能譜分析50-51
• 3.3 本章小結(jié)51-52
• 第四章 ZTA陶瓷的致密化研究52-71
• 4.1 不同煅燒溫度對粉體燒結(jié)致密性的影響52-55
• 4.2“內(nèi)晶型”和“外晶型”結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理55-57
• 4.3 粉體煅燒溫度對燒結(jié)力學(xué)性能的影響57-58
• 4.4 不同燒結(jié)溫度對ZTA陶瓷的性能影響58-61
• 4.4.1 燒結(jié)體的致密化58-60
• 4.4.2 燒結(jié)體的微觀結(jié)構(gòu)60-61
• 4.5 TiO_2對ZTA陶瓷相組成及性能的影響61-67
• 4.5.1 不同含量TiO_2對ZTA微觀形貌的影響63-64
• 4.5.2 TiO_2添加量與燒結(jié)溫度對抗彎強(qiáng)度的影響64
• 4.5.3 TiO_2添加量與燒結(jié)溫度對斷裂韌性的影響64-65
• 4.5.4 TiO_2添加量與燒結(jié)溫度對硬度的影響65-66
• 4.5.5 助燒劑對ZTA陶瓷燒結(jié)性能分析討論66-67
• 4.5.6 ZTA微觀結(jié)構(gòu)與ZTA性能的關(guān)系67
• 4.6 納米氧化鋁添加量對ZTA性能的影響67-70
• 4.7 本章小結(jié)70-71
• 第五章 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果77-78
• 致謝78

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1 趙忠祥，吳文林，，李育民;粉狀硫酸鋁生產(chǎn)的噴霧干燥法[J];化工機(jī)械;1994年06期

2 查國珍;;噴霧干燥法清除二氧化硫[J];鐵道勞動衛(wèi)生通訊;1980年02期

3 周敏;電廠煙氣噴霧干燥法脫硫的理論研究[J];煤礦環(huán)境保護(hù);1994年03期

4 陳秋則;顧印玉;沈耀克;;噴霧干燥法脫除煙氣中二氧化硫的研究[J];上海環(huán)境科學(xué);1990年03期

5 林振漢,張玲秀,吳亮;噴霧干燥法處理水合氧化鋯[J];中國有色金屬學(xué)報;2005年07期

6 王芳輝,楊云,高蘇珍;噴霧干燥法合成介孔硅中pH對結(jié)構(gòu)的影響[J];安徽理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年02期

7 游本剛;陸曉文;許苗松;費香東;朱云峰;唐麗華;;噴霧干燥法制備丹參酮ⅡA磺酸鈉微球[J];中國新藥雜志;2011年20期

8 甲賀誠;用噴霧干燥法制備過氧酸銨微粒──有機(jī)溶劑對顆粒形狀和尺寸的影響[J];粉體技術(shù);1998年02期

9 張雯雯;鄭華;李坤;張弘;徐涓;張麗;;正交試驗優(yōu)化噴霧干燥法制備瑪咖精粉工藝[J];食品科學(xué);2014年16期

10 楊友志;;噴霧干燥法制備石榴狀嵌套結(jié)構(gòu)MoS_2(英文)[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2007年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 孔祥山;;液滴噴霧干燥法在中藥制劑中的應(yīng)用[A];2010年全國中藥學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

2 張怡;霍宇凝;朱建;李和興;;噴霧干燥法制備具有空殼結(jié)構(gòu)的BiFeO_3光催化劑[A];第五屆全國環(huán)境化學(xué)大會摘要集[C];2009年

3 馬慧華;陳厚和;劉大斌;張永旭;黃忠喜;呂春緒;;噴霧干燥法制備納米黑索今[A];2002年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2002年中國材料研討會論文集[C];2002年

4 劉全兵;羅傳喜;宋慧宇;廖世軍;;PVA輔助噴霧干燥法制備球形LiFePO_4/C正極材料[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

5 王敬東;朱躍峰;周湘文;隋剛;梁吉;;噴霧干燥法制備碳納米管改性粉末橡膠[A];2004年中國材料研討會論文摘要集[C];2004年

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1 彭果戈;Si/C復(fù)合負(fù)極材料的制備及性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 宋原;降感CL-20制備工藝技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2016年

3 戴晨光;鋰離子電池電極材料的噴霧干燥法制備及性能研究[D];南京大學(xué);2016年

4 唐超;噴霧干燥法制備介孔單晶TiO_2及其光催化性能研究[D];上海師范大學(xué);2016年

5 胡柏新;納米碳（鎢）銅復(fù)合粉末的噴霧干燥法制備及其復(fù)合材料研究[D];湖南大學(xué);2015年

6 郝素葉;溶膠噴霧干燥法制備陶瓷結(jié)合劑砂輪的研究[D];湖南大學(xué);2015年

7 倪占翔;噴霧干燥法制備ZTA陶瓷粉體及ZTA陶瓷致密性研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2016年

8 曾麗文;噴霧干燥法制備脊髓灰質(zhì)炎微球減毒活疫苗[D];中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué);2009年

9 田旭;噴霧干燥法制備LiFePO_4/C正極材料的研究[D];大連交通大學(xué);2014年

10 陳寅;MoS_2固體潤滑劑粉體材料的制備研究[D];北京化工大學(xué);2011年

本文編號：777495