氧化鋯基陶瓷纖維和纖維板的制備及性能研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法以氧化釔為穩(wěn)定劑，通過乙酸與堿式碳酸鋯反應(yīng)，制備出了乙酸聚鋯前驅(qū)體溶膠和氧化鋯前驅(qū)體凝膠纖維。通過研究加入H+/Zr4+的比例可知，當(dāng)加入的比例為1.8～1.9時，可以得到穩(wěn)定性較好并具有可紡性的溶膠，通過粘度測試確定最佳的甩絲粘度為20～30Pa·S;采用FT-IR和TG-DTA測試分析，推斷出前驅(qū)體凝膠纖維中存在乙酸聚鋯的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，并以此為根據(jù)制定出了合理的熱處理制度。采用XRD、SEM等測試手段對不同煅燒溫度得

2、到的TZP陶瓷纖維和10wt％氧化鋁摻雜的Al2O3-3Y-TZP陶瓷纖維的纖維直徑、晶粒大小以及纖維強(qiáng)度進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)纖維直徑大約為10～12μm，晶粒大小大約為80～300nm，同時表明Al2O3的加入有抑制ZrO2晶粒長大的作用，可增加其纖維的抗拉強(qiáng)度，并且最大抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到1.2GPa。
　　采用濕法成型制備氧化鋯基陶瓷纖維板，研究采用真空吸濾和加壓整平的工藝方法，將自制的Al2O3-3Y-TZP陶瓷連續(xù)纖維切成短

3、纖維后加入成型劑，通過施加不同壓力制備出密度不同的纖維板濕坯，再經(jīng)烘干和1600℃高溫煅燒得到厚度均勻、表面平整的陶瓷纖維板。研究陶瓷纖維板1600℃下重?zé)臒峋€收縮，厚度方向永久線收縮較大，大約為10～12％，長度方向和寬度方向較小，大約為2～4％;陶瓷纖維板的抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度隨密度升高而提高，當(dāng)密度達(dá)到0.55g/cm3時，抗彎強(qiáng)度可以達(dá)到2.386MPa，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到0.353MPa。通過測試不同密度陶瓷纖維板1000℃下的

4、導(dǎo)熱系數(shù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)纖維板密度較低孔隙率較大時，熱對流占主導(dǎo)地位，此時隨孔隙率增大，導(dǎo)熱系數(shù)增大;當(dāng)密度增大孔隙率降低時，熱傳導(dǎo)占主導(dǎo)地位，此時隨密度增大，導(dǎo)熱系數(shù)增大;最佳的密度范圍為0.4～0.8g/cm3。此時1000℃下的陶瓷纖維板導(dǎo)熱系數(shù)最低，大約為0.20～0.25W/m·K。
　　通過添加不同比例的Al2O3-3Y-TZP陶瓷短纖維到氧化鋯泡沫陶瓷中，發(fā)現(xiàn)添加的纖維含量越高，其泡沫陶瓷的抗彎強(qiáng)度也越高;當(dāng)添加的短纖維含量