短纤维增强硅酸盐陶瓷材料的研究.pdfVIP

短纤维增强硅酸盐陶瓷材料的研究 任 强 武秀兰 (陕西科技大学材料科学与工程学院成阳712081) 摘 要 以硅酸盐瓷器坯料为基体，含锆硅酸铝纤维为增强体，分别在12406C、1250C、1260。C及1270。C下， 制备纤维加入量不同的硅酸盐陶瓷复合材料。结果表明，复合材料的抗折强度较基体瓷坯均有一定的提高。 1250℃烧成的纤维含量为4％的试样平均抗折强度最高达168MPa，强度提高68％。利用SEM等测试方法对纤 维增强机理及纤维引人量与抗折强度的关系等进行了探讨。 关键词传统陶瓷 含锆硅酸铝纤维复合材料抗折强度 1引言 中引入少量的含锆硅酸铝纤维，制备出具有复合材 料特征的高强度硅酸盐陶瓷材料，低温烧成高强度 硅酸盐陶瓷材料开辟了一条新的途径。 硅酸盐陶瓷材料主要指传统陶瓷材料，如日用 陶瓷、建筑卫生陶瓷、高压电瓷等，抗折强度低是 这类材料主要缺点，因此应用范围受到了一定的限 2试验 制。提高硅酸盐陶瓷材料的抗折强度一直是该领域 的研究热点之一，传统的研究思路是通过增加坯料 2．1主要原料 中A1，O，的含量，同时减少碱性氧化物的含量，适 基体材料采用某瓷厂已加工好的瓷器坯料，含 当提高烧成温度，使瓷坯的相组成中莫来石和刚玉 锆硅酸铝纤维(直径：7～9“m，研磨后长度：25～ X 10 的含量提高，实现提高抗折强度的目的|l3I。本研究 35um，线膨胀系数：6．1 nK-)由某耐火纤 采用陶瓷基复合材料制备原理和技术I4J，在电瓷坯料 维厂提供。主要原料化学组成见表l。 表1 主要原料化学组成(wt％) 2．2试验配方设计 根据实验目的制定试验配方见表2 陶瓷科学与若木 表2配方组成(wt％) 2．3工艺流程 f 防雨丽 1．．．．．．．．．．．．．．．．．．，．，．，．．。．。．．。．。．．。．．．．．．J 各组试样分别在1240。C、1250V、1260。C及1270。C温度下保温15rain烧成。 2．4性能测试 1250。C烧成试样的性能测试结果见表3，纤维 加入量与抗折强度的关系见图l，可以看出加入纤 根据国标(GB6569—86)，使用德国产401／3 型抗折仪用三点垂直压折法测试常温抗折强度。 有所提高，试样中纤维加人量在4％以下时，随着纤 根据国标(GB／T3810．3—99)，煮沸法测定 试样吸水率。 维的增加抗折强度不断提高，4％时强度达到最大值 使用菲利浦公司生产的XL20型扫描电子显微 镜，对A试样进行断面形貌分析。 纤维加入量的提高，纤维承载比例增高所致。当纤 维加入量超过4％时，试样的抗折强度随着纤维的加 3结果与讨论 入量的增加呈下降趋势。出现这种现象的主要原因 是随着纤维量的增多，纤维在基体中不能均匀分散，