環(huán)保體系凝膠注模成型AlN-C復(fù)合材料及力學(xué)性能研究.pdf

1、本文首先采用硬脂酸與吐溫80對AlN粉進(jìn)行了表面抗水化處理。采用紅外光譜、差熱熱重、XRD等分析方法對AlN粉的表面改性機(jī)理進(jìn)行了研究，探討了硬脂酸含量、球磨濕混時間等因素對改性AlN粉穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
　　以表面改性的AlN粉和C粉為主要原料，利用瓊脂糖和明膠-尿素兩種環(huán)保型體系，采用凝膠注膜方法制備了AlN/C復(fù)合材料坯體，再采用真空無壓燒結(jié)方法進(jìn)行了坯體的燒結(jié)。通過粘度計等研究了漿料的穩(wěn)定性及流變性，利用紅外光譜分析了瓊脂

2、糖凝膠體系與明膠-尿素凝膠體系的固化機(jī)制，通過掃描電鏡觀察了陶瓷生坯和燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)，采用XRD測試分析了材料的物相組成，利用三點(diǎn)彎曲測試了坯體和燒結(jié)體的力學(xué)性能。研究了溫度、pH值、有機(jī)單體的添加量、固相含量等對漿料性能、凝膠化時間、生坯及燒結(jié)體的致密度、力學(xué)性能及顯微組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)硬脂酸含量為10 wt.％，吐溫80含量為3 wt.%時，AlN粉表面改性效果最好。經(jīng)過改性工藝處理的AlN粉末則具有

3、較強(qiáng)的抗水解性能，在20-60℃的溫水里具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，溶液的pH值基本保持不變。在水中浸泡24 h后，AlN粉體主晶相除AlN外，沒有其他相生成。改性AlN粉末在水基球磨介質(zhì)中具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在3 h內(nèi)的高剪切應(yīng)力作用下，AlN中氮含量基本保持不變。
　　以瓊脂糖體系凝膠注模制備AlN/C復(fù)合材料坯體時，瓊脂糖隨溫度改變，其分子間大量的氫鍵形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將原料粉體原位固化。瓊脂糖含量和固相含量增大使得漿料的粘度增大，

4、沉降高度增加，穩(wěn)定性下降。瓊脂糖含量和固相含量對復(fù)合材料的坯體及燒結(jié)體的致密度、抗彎強(qiáng)度及顯微組織結(jié)構(gòu)有影響。當(dāng)瓊脂糖含量為0.5 wt.%、固相含量為50 vol.%時，坯體的抗彎強(qiáng)度最大可達(dá)到24.6 MPa，燒結(jié)體的抗彎強(qiáng)度最大為46.78 MPa。
　　以明膠-尿素體系凝膠注模成型工藝制備AlN/C復(fù)合材料時，引發(fā)劑尿酶可使?jié){料中的尿素分解，明膠重新獲得形成氫鍵能力，形成穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)原位凝固成型。明膠含量及固相含量增