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不同添加剂对钛酸铝材料的影响

来源:凤凰vip彩票app下载 时间:2015-12-28 浏览数:

钛酸铝(Al2TiO5)热膨胀系数(<1.5x10-6-1)低、熔点(1860℃)高,因而耐高温、抗热震性能好。但钛酸铝陶瓷存在两大致命弱点:一是本身热膨胀系数的各向异性造成其内部出现大量的微裂纹,其强度显著降低;二是在750~1300℃温度范围内,易分解成金红石和刚玉相,造成其局部内应力集中与热膨胀系数增大,从而失去其优良的抗热震性。因此要使钛酸铝得到应用,首先必须提高其强度并抑制分解。

有学者通过在钛酸铝中分别引入SiO2、MgO、Fe2O3、Y2O3、La2O3和CeO2作为添加剂,1540℃保温4h,探讨不同添加剂对钛酸铝热膨胀系数大小的影响。结果显示:SiO2、MgO添加10%时,钛酸铝的热膨胀系数最小;引入1~4mol%Fe2O3时,钛酸铝的热膨胀系数保持不变;引入少量稀土元素氧化物(Y2O3、La2O3、CeO2)能显著降低钛酸铝的热膨胀系数,稀土元素氧化物加入量不宜大于6%,引入1~4mol%CeO2或2mol%La2O3能将钛酸铝的热膨胀系数降至接近于零,这为研制零膨胀材料提供了一种新的方法。

有学者研究了莫来石添加剂对钛酸铝陶瓷热分解影响的机理:一是Si4 +在高温下扩散到钛酸铝晶体中发生置换或填隙反应,产生固溶化的钛酸铝晶体,稳定了晶格;其二是因热膨胀差异造成莫来石晶粒对钛酸铝晶体的压应力,起到束缚Ti4+、Al3 +离子、增强抑制晶格受热畸变的作用,有效提高了钛酸铝的热稳定性。钛酸铝-莫来石复合材料不仅可保持优良的低膨胀、高机械强度的性能且在高温下钛酸铝晶体的分解得到了有效的抑制, 最佳的莫来石配比在30~50 %( wt)。(郑大高温所 谢国锋)


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