Al微胶囊/Al2O3高温自愈合陶瓷基复合材料研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mqzhen1987
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本论文将高分子材料的同液耦合-自愈合结构形式引入耐高温陶瓷材料中,设计并制备了Al/Al2O3核壳耐高温陶瓷白愈合构型,采用溶胶凝胶法、预氧化微胶囊法和直接氧化法制备了具有Al/Al2O3核壳结构的高温自愈合陶瓷。   溶胶凝胶法制备Al/Al2O3核壳结构的高温陶瓷自愈合,前驱体中硝酸铝的浓度,pH值以及氨水的滴定速率需严格控制:硝酸铝的浓度为0.2mol/L,氨水浓度为5%,滴定速度为30ml/min时,pH值在9时可获得团聚少,非晶态的凝胶前驱体,合成的沉淀物包覆纳米Al颗粒的效果最佳。采用溶胶凝胶法制备的Al/Al2O3核壳结构包覆效果不佳,工艺流程复杂,制备过程不易控制,对设备的要求较高,自愈合效果不理想。   采用预氧化微胶囊法制备Al/Al2O3核壳结构的耐高温陶瓷时,粉体粒径选择30~50μm,煅烧温度为900℃,得到的Al/Al2O3核壳结构包覆效果很好;但是在烧制及冷却过程中易产生微裂纹缺陷,这是由于陶瓷的烧结过程中,Al颗粒与Al2O3基体热不匹配所引起。   采用直接氧化法时,Al粉的粒径为1μm,Al:Al2O3体积比为1:1时,陶瓷整体效果良好,微裂纹少,自愈合效果最好。制备的Al/Al2O3核壳结构包覆效果良好,自愈合效果非常明显。实验过程简单、可控。通过1200℃保温1小时的耐高温实验中可以观察到,Al/Al2O3核壳结构高温陶瓷上预制压坑均被Al液直接氧化结痂所愈合。自愈合由Al液从预制的氧化铝包裹的Al颗粒内部流出和空气中的O2发生反应,直接氧化成Al2O3,进而进行裂纹修复,达到自愈合效果;通过对陶瓷材料自愈合形貌的观察,预计此材料在1200℃以上的高温下也能出现自愈合效果。
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