【摘 要】
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本论文制备了一种莫来石-氧化铝复合连续纤维,得到的纤维制品既具有氧化铝陶瓷纤维强度高、硬度高、耐侵蚀、耐磨损等优良性能,又改善了其脆性大、抗高温蠕变性差的缺点。我们首先通过水热技术在不同温度、pH值下制备了颗粒均匀、分散性好的γ-AlOOH,最后通过对γ-AlOOH进行烧结,得到分散均匀的α-Al2O3。以自制铝溶胶、市购硅溶胶、自制α-Al2O3分散液为原料,添加纺丝助剂,利用溶胶-凝胶法经减压
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本论文制备了一种莫来石-氧化铝复合连续纤维,得到的纤维制品既具有氧化铝陶瓷纤维强度高、硬度高、耐侵蚀、耐磨损等优良性能,又改善了其脆性大、抗高温蠕变性差的缺点。我们首先通过水热技术在不同温度、pH值下制备了颗粒均匀、分散性好的γ-AlOOH,最后通过对γ-AlOOH进行烧结,得到分散均匀的α-Al2O3。以自制铝溶胶、市购硅溶胶、自制α-Al2O3分散液为原料,添加纺丝助剂,利用溶胶-凝胶法经减压浓缩得到可纺性溶胶,用干法纺丝技术制备连续凝胶纤维,研究了纺丝助剂、纺丝条件对凝胶纤维的影响。讨论了 α-Al2O3分散液在纤维烧结过程中所起的作用:加入α-Al2O3分散液,能够使氧化铝晶核加速形成,从而增加了核化中心和活化质点,降低了氧化铝的成核势垒,使α-Al2O3晶相的形成温度降低,缩小了 α-Al2O3与莫来石两晶相的形成温度差,从而减缓了已结晶莫来石晶相颗粒在高温下的长大,从而使纤维更加致密,也改善了纤维的力学性能。由于凝胶纤维中存在大量的水及有机高分子等挥发或分解性物质,随着温度的升高,纤维中有大量气体溢出,过快的升温速率使气体迅速溢出,容易造成纤维结构破损,出现气孔,所以在低温阶段采用较慢的升温速度,而后期纤维存在晶型转变及晶粒长大的过程,因此快速的高温烧结使晶相迅速转变并维持较小的晶粒粒径。本论文制备的莫来石-氧化铝复合连续纤维具有优良的耐热性和抗高温蠕变性能,纤维直径均匀,连续性好,纤维长度可达数千米,纤维表面光滑且内部结构紧密,不易断裂,有很好的柔韧性。经1350℃热处理后的纤维单丝拉伸强度最高可达2.5GPa,在1200℃下仍能有85%的强度保持率,可用作金属基或陶瓷基复合材料的增强材料,在航空航天、能源、汽车等领域的应用前景较为广泛。
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