二硼化锆陶瓷纤维前驱体的连续化纺丝探索及其烧结制度研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tx_programming
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
硼化锆(ZrB2)具有高熔点,高硬度,高的热导率以及电导率,优异的耐化学腐蚀性能,拥有极强的化学键以及稳定性,可应用于2000℃以上的超高温极端环境下。目前,国内外对于其陶瓷粉末及块体有很多的研究,但对于陶瓷纤维研究甚少。开展 ZrB2陶瓷纤维的研究,可以为纤维增强复合材料在超高温环境中的应用提供帮助,并可以解决目前陶瓷在该领域抗热震性差的问题,满足国防的需要。本论文以制备连续ZrB2陶瓷纤维为目标,探索了ZrB2陶瓷纤维的前驱体连续化纺丝及其烧结制度。  本论文以 ZrB2陶瓷制备中的液相前驱体转化技术为依据,采用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖和柠檬酸为原材料,聚乙烯醇为纺丝助剂,首先制得 ZrB2前驱体纺丝液,然后利用干法纺丝技术制得前驱体纤维,并通过高温烧结制得 ZrB2陶瓷纤维。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、转矩流变仪、热失重分析(TGA、TG-DSC)、单丝拉伸仪、固体密度仪、扫描电镜(SEM)、元素分析(EA)、X射线衍射仪(XRD)等一系列表征手段,对ZrB2前驱体纺丝液、前驱体纤维及 ZrB2陶瓷纤维的结构与性能进行了研究。主要研究结果如下:  PVA的质量分数为35%,锆元素与柠檬酸中羧基基团的摩尔比为1:6时,前驱体纺丝液具有良好的可纺性,且烧结后得到的 ZrB2陶瓷纤维晶型较纯净。前驱体纺丝液中化合物之间反应程度与纺丝助剂PVA的分子量和醇解度有关,均随PVA分子量和醇解度的增加而有所下降。流变测试表明,前驱体纺丝液为典型的非牛顿流体,溶液的复数粘度随 PVA分子量和醇解度的增加而上升。前驱体纤维的力学性能随聚乙烯醇醇解度的增加而下降,随其分子量的增加而上升。  连续化纺丝工艺研究表明,纺丝温度约为40℃,溶液粘度约为200Pa·s,此条件下前驱体纺丝液具有良好的可纺性。甬道温度设置趋势为由低升高,保持一段时间后再逐步下降。随着喷头拉伸比增加,纺丝稳定性提高。当纺丝压力为0.5MPa,喷头拉伸比为3.3时,可连续化纺丝,得到的前驱体纤维直径约为30μm,强度约为750MPa。  烧结过程的研究表明,前驱体纤维在1200℃以上发生碳热还原反应生成 ZrB2。随着烧结温度的升高,保温时间的延长和升温速率的减小,陶瓷纤维的晶粒尺寸逐渐增加,强度呈先上升后下降的趋势。当烧结温度为1500℃,升温速率为4℃/min,保温时间为2h时,可得强度约为405MPa的 ZrB2陶瓷纤维。通过在前驱体溶液中添加TEOS,经烧结后可得到ZrB2-SiC复合陶瓷纤维,其晶粒尺寸较制得的 ZrB2纤维有所下降,力学性能得到小幅度提升,抗氧化性能明显改善。
其他文献
纳米银具有良好的抗菌、催化、导电和导热等特性,广泛应用于工业产品中,并在生产、使用及遗弃过程中会不可避免的进入到自然水体环境。自然水环境中的纳米银会对植物的根茎及鱼
目的 探讨儿童结膜囊肿患者的组织病理学分类和临床特点.方法 对13例儿童结膜囊肿手术的患者回顾性分析,包括年龄、性别、眼部疾病、发病部位、手术情况、组织病理学性质等.
随着社会经济的发展,企业生产活动中使用特种设备的频率越来越高.因为特种设备的使用往往伴随着或大或小的危险,所以保障设备安全有效的运行、保障操作人员的人身安全是每一
本文试图在二氧化硅、玻璃等微电子上常用的基片上采用液相合成方法制备具有有序排列结构的锌硫族半导体化合物薄膜,并寻找一种控制其结构、形貌、取向、性能的方法.论文的主
超级铁素体不锈钢是专门针对在氯化物环境中可能发生的氯致点腐蚀、缝隙腐蚀及氯应力腐蚀开裂而开发的合金材料,具有传热性能好、耐高氯离子腐蚀和低线膨胀系数等特点。目前
随着具有良好抗腐蚀性能的热镀锌板在汽车车身的广泛应用,以及伺服焊钳和中频逆变点焊电源与机器人结合的新设备被引入到点焊生产当中。研究机器人工作站热镀锌板点焊工艺对
系统概述rn具有人工智能的闸泵控制及云平台系统是利用数据采集与传输、计算机网络、数据库、多媒体等技术构建的现地云端一体化管控平台,可实现区域内的闸泵站群的集中监控
期刊
自然保护区是生物多样性保护的主要基地,自然保护区的发展也是维护生态功能,增强区域生态环境承载力与可持续发展能力的主要途径。自然保护区对保护我国丰富的野生动植物、生态
为适应长输管线大口径、高压输送的发展需要,X80高性能管线钢的研制和开发正日益受到重视.目前,通过微合金化、超纯净冶炼和现代TMCP工艺,冶金部门已可提供具有足够强韧性的
黄河泥沙在下游淤积,使黄河下游成一条地上悬河,洪水危害最为严重,被称为“中国的忧患”,历史上平均三年两决口,百年一改道,北侵海河,南夺淮河,洪水泛滥范围达25万km2,使中华民族饱受