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氧化锆材料的熔点高(2700℃)、硬度大、化学稳定性好、抗酸碱、抗炉渣侵蚀性强,但热膨胀系数高、抗热震性能差;而钛酸铝的热膨胀系数低、熔点较高(1860℃),是一种典型的高抗热震特种陶瓷材料。本课题试图综合ZrO<,2>和Al<,2>TiO<,5>材料的优点,将钛酸铝引入到氧化锆材料中,采用共沉淀法试验探索一种耐高温高抗热震ZrO<,2>-AL<,2>TiO<,5>复相陶瓷材料的制备方法。试验研究ZrO<,2>-AL<,2>TiO<,5>复相材料的制备方法、钛酸铝含量、烧结温度、氧化锆(PSZ)粒径对ZrO<,2>-AL<,2>TiO<,5>复相材料性能的影响。
以硫酸铝及硫酸亚钛为原料,以粒径分别为0.8μm、21μm、5μm、8μm的部分稳定二氧化锆PSZ微细粉为基体,分散在A1<3+>浓度0.02mol-L<-1>可溶铝盐及Ti<3+>浓度0.01mol.L<-1>。的钛盐溶液中,以浓度为0.2mol.L<-1>的氨水为沉淀剂,pH控制为5.2-5.5,获得Al<,2>TiO<,5>复合ZrO<,2>的悬浮体。将悬浮体脱水干燥后,经1350℃,1400℃,1450℃,1500℃烧结获得ZrO<,2>-Al<,2>TiO<,5>复相陶瓷材料。对烧后的复相材料进行了烧结性能、物相组成、显微结构及抗热震性能进行了测定。
研究结果表明:钛酸铝含量为5﹪,氧化锆含量为95﹪的试样在各温度下烧成后其烧结性能优良;烧结温度为1500℃时,适宜制备致密度高及强度高的Zr02.Al<,2>TiO<,5>复相材料;随着试样中钛酸铝含量含量由2﹪增加至5﹪,试样的烧结性能明显提高,但钛酸铝含量含量由5﹪增加至8﹪,试样显微结构的晶粒完整程度明显增加,但试样的烧结致密程度变化幅度较小;PSZ粒径为0.8gm、含量为95﹪的53mm×10mm×10mm试样经1500℃烧结后的气孔率较低,抗折强度较高,1100℃下热震次数达20次,比纯PSZ材料的抗热震性能具有明显的提高。
将共沉淀法与固相法分别制备的ZrO<,2>.A12TiOs复相材料进行烧结性能及抗热震性能比较。结果表明:共沉淀法制备ZrO<,2>.Al<,2>TiO<,5>复相材料的烧结性能及抗热震性能均优于固相法。