三维网络SiC陶瓷辊棒增强铝基复合材料的制备

　　陶瓷辊棒是一种具有特殊孔结构新型材料，其在金属过滤器、催化剂载体、食品医药行业、吸音以及水处理方面有着广泛的应用前景。陶瓷辊棒的高孔隙率的特性就会导致其强度的降低，这点限制了陶瓷辊棒的进一步发展。氧化铝空心球作为一种新型的轻质材料，自问世以来就以其原材料来源丰富、性价比高、便于工业生产的优点备受各界关注。目前，氧化铝陶瓷辊棒被认为是一种最有前景的高温隔热无机材料，凭借以上优点得到广泛的关注。本文以氧化铝空心球作为骨料的一部分，采用凝胶注模工艺结合发泡法成功地制备了具有显微结构各异的气孔率高、强度高的氧化铝陶瓷辊棒。本文对含有氧化铝空心球的浆料和氧化铝坯体的制备工艺展开了研究。其中系统地研究了浆料的凝胶过程和含有氧化铝空心球的浆料流变性。探究了温度、固含量、分散剂添加量对含有氧化铝空心球浆料流变性的影响规律。同时，也探讨了发泡剂用量对浆料发泡情况的影响，得出孔径大小各异的氧化铝坯体。

　　以中间相沥青添加质量分数为50%的Si粉制备的炭泡沫预制体为坯体，在高温感应烧结炉中结合反应烧结工艺制备了SiC陶瓷辊棒预制体。利用挤压铸造工艺制备了SiC陶瓷辊棒增强铝基复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiC陶瓷辊棒骨架及复合材料的微观形貌和界面结构，通过X射线衍射分析仪(XRD)对陶瓷辊棒预制体物相组成进行了分析。利用阿基米德排水法，测试了陶瓷辊棒的孔隙率和复合材料的密度。添加Si的质量分数为50%的炭泡沫预制体反应烧结后获得的SiC陶瓷辊棒具有三维连续通孔结构，孔筋致密并且具有较高的开口孔隙率。通过挤压铸造工艺制备的SiC陶瓷辊棒增强铝基复合材料界面结合良好，无明显缺陷。

　　还对氧化铝坯体的排胶一烧结工艺进行探究。在氧化铝坯体的表面覆盖埋粉可以有效的减小甚至避免烧结开裂。着重对不同烧结温度、不同保温时间的氧化铝陶瓷辊棒的物理性能进行测试，其中包括容重、孔隙率、孔径大小、抗压强度以及导热系数等。结果表明：凝胶注模工艺制备的氧化铝空心球陶瓷辊棒具有微米级孔径的宏孔陶瓷辊棒，烧结温度太高会导致过烧，烧结体开裂严重；温度过低会致使陶瓷辊棒强度不够；保温时间决定了陶瓷辊棒的抗压强度，保温时间增长至3h时，虽然空心率下降，但是抗压强度却有成倍的增大，显著提高了陶瓷辊棒的可靠性便于机械加工。通过电子扫描显微镜观察氧化铝陶瓷辊棒的微观结构，发现其具有三维贯通的孔结构，并从晶粒尺寸、致密程度的角度探讨微观结构对各物理参数的变化规律进行解释和分析。

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