氧化鋁-莫來石高溫復(fù)合陶瓷改性研究

范 芳，李生娟，范立坤

(1.上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200093；2.上海材料研究所上海市工程材料應(yīng)用與評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200437)

0 引 言

用于制備高溫合金粉末的噴嘴通常暴露在高溫高壓氧化的環(huán)境中，在工作過程中，要承受霧化冷卻時(shí)造成的材料局部大梯度溫度變化，同時(shí)還要求能經(jīng)受合金液的高溫侵蝕，這對(duì)材料的性能提出了嚴(yán)格的要求：較高的致密性、強(qiáng)度、耐壓性能及良好的抗熱震性[1-4]。陶瓷材料使用溫度高，高溫性能良好，耐腐蝕，耐磨損，抗熱震性能好。其中，氧化鋁-莫來石復(fù)合陶瓷具有高溫力學(xué)性能好，比重小，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，原料來源豐富等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具潛力的結(jié)構(gòu)陶瓷[5-8]。莫來石具有較低的熱膨脹系數(shù)，根據(jù)材料的熱震理論，較低熱膨脹系數(shù)和較高熱導(dǎo)率有利于材料抗熱震性的提高[9-10]。此外，相關(guān)研究表明：添加氧化鋯可通過相變?cè)黾友趸X陶瓷的熱震穩(wěn)定性[11-12]。

本文通過向氧化鋁-莫來石復(fù)合陶瓷中添加不同含量釔穩(wěn)定的氧化鋯來改善材料的組織及性能，探索氧化鋯類型對(duì)氧化鋁-莫來石復(fù)合陶瓷抗熱震性的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原 料

試驗(yàn)原料的相關(guān)參數(shù)見表1，圖1為各種原料的XRD譜，其中ZrO2、3Y-PSZ和8Y-PSZ分別表示純單斜氧化鋯、3mol%釔穩(wěn)定的氧化鋯和8mol%釔穩(wěn)定的氧化鋯。

表1 試驗(yàn)原料的相關(guān)參數(shù)Table 1 Related parameters of test materials

圖1 原料粉體的XRD譜Fig.1 XRD patterns of raw materials powders

1.2 試樣制備

按表2配制原料，將配好的原料放入行星球磨機(jī)中進(jìn)行混合，球料比為2∶1，加入適量的去離子水，再加入粉料質(zhì)量10%的PVA粘結(jié)劑，濕法球磨2 h。……