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「陶瓷内衬复合弯头」氧化钇对刚玉 - 莫来石陶

文章发布日期:2019-07-16 03:12
「陶瓷内衬复合弯头」氧化钇对刚玉 - 莫来石陶瓷的显微结构和性能影响

作者:邱和林

莫来石- 刚玉质复相陶瓷因同时具有莫来石相熔点高、热膨胀系数低、抗蠕变、抗热震和刚玉相弹性高、耐磨、耐腐蚀、抗氧化及高温蠕变速率低等特点,使得其性能于纯刚玉陶瓷和纯莫来石陶瓷。引入氧化钇对复合材料将有如何的性能影响?

刚玉莫来石陶瓷的制备

根据原料及组成点的化学组成进行配方计算,按照下列工艺过程制备试样:原料 → 配料 → 湿法球磨 → 干燥、造粒 → 成型 → 干燥 → 烧成,细磨料全部过200目筛,加入一定量的添加剂,采用半干压法压制成型,成型压力为30 MPa,成型添加剂分别为2.5%的CMC - Na,在试验中分别添加0.05%、0.5%和%的氧化钇(试样编号分别为#、2#、3#),并用空白样进行对比(试样编号为0#),试样尺寸(mm)为: 50 × 0 × 5。坯体干燥后,将各试样在硅钼棒炉中于660℃保温6 h 烧成,「陶瓷内衬复合弯头」停止加热后随炉温自然冷却。

结果与讨论

试样的烧结状况

氧化钇的引入促进了陶瓷的烧结,吸水率由8.4%降低到7.8%,体积密度由2.7 g/cm3升高2.73 g/cm3,随着加入量的增加,当加入量为0.5%时,吸水率迅速下降,为6.4%,体积密度显著升高,为2.83 g/cm3,这说明氧化钇不仅仅促进烧结,对烧结体的结构影响较大,加入量进一步提高,烧结体的吸水率略有降低,但不是很明显,趋于稳定。

氧化钇对烧结体的结构影响

0#配方和#配方的物相结构基本相当,从烧结性能可以看出,吸水率稍有降低,这可能是氧化钇促进烧结作用的结果。#可以看出,莫来石的含量增大显著,这是因为氧化钇在烧结过程中具有促进莫来石生长的作用,「陶瓷内衬复合弯头」在莫来石晶核刚形成时,在高温和氧化钇的作用下,一次莫来石晶核迅速长大,与此同时加速二次莫来石的形成。2#和3#两个样品的物相可知,物相的含量也基本相当,并结合烧结性能可知,2#配方的烧结体体积密度已经趋于稳定,说明在氧化钇的作用下,2#配方已经达到了烧结性能。

虽然物相的含量基本相当,但是其晶体形貌生长情况不同,所带来的的陶瓷的性能也不尽相同。

「陶瓷内衬复合弯头」

不同粘结剂配方对烧结体的性能影响

三个试验的抗弯强度分别为20. MPa、20.5 MPa、25.7 MPa和23.2 MPa,与前面的微观结构分析一致,2#配方的晶体生长与形貌,陶瓷的高温力学性能越好。

结 论

()氧化钇的引入促进了陶瓷的烧结,烧结性能有所提高;

(2)氧化钇的引入促进二次莫来石的形成及生长,形成针状莫来石结构,高温力学性能,为25.7 MPa;

(3)过量的氧化钇促使针状莫来石转化成柱状莫来石,高温力学性能下降。

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