论文部分内容阅读
本文首先采用硬脂酸与吐温80对AlN粉进行了表面抗水化处理。采用红外光谱、差热热重、XRD等分析方法对AlN粉的表面改性机理进行了研究,探讨了硬脂酸含量、球磨湿混时间等因素对改性AlN粉稳定性的影响规律。以表面改性的AlN粉和C粉为主要原料,利用琼脂糖和明胶-尿素两种环保型体系,采用凝胶注膜方法制备了AlN/C复合材料坯体,再采用真空无压烧结方法进行了坯体的烧结。通过粘度计等研究了浆料的稳定性及流变性,利用红外光谱分析了琼脂糖凝胶体系与明胶-尿素凝胶体系的固化机制,通过扫描电镜观察了陶瓷生坯和烧结体的显微结构,采用XRD测试分析了材料的物相组成,利用三点弯曲测试了坯体和烧结体的力学性能。研究了温度、p H值、有机单体的添加量、固相含量等对浆料性能、凝胶化时间、生坯及烧结体的致密度、力学性能及显微组织结构的影响规律。实验结果表明,当硬脂酸含量为10 wt.%,吐温80含量为3 wt.%时,AlN粉表面改性效果最好。经过改性工艺处理的AlN粉末则具有较强的抗水解性能,在20-60℃的温水里具有良好的化学稳定性,溶液的p H值基本保持不变。在水中浸泡24 h后,AlN粉体主晶相除AlN外,没有其他相生成。改性AlN粉末在水基球磨介质中具有较强的稳定性,在3 h内的高剪切应力作用下,AlN中氮含量基本保持不变。以琼脂糖体系凝胶注模制备AlN/C复合材料坯体时,琼脂糖随温度改变,其分子间大量的氢键形成三维网络结构,将原料粉体原位固化。琼脂糖含量和固相含量增大使得浆料的粘度增大,沉降高度增加,稳定性下降。琼脂糖含量和固相含量对复合材料的坯体及烧结体的致密度、抗弯强度及显微组织结构有影响。当琼脂糖含量为0.5 wt.%、固相含量为50 vol.%时,坯体的抗弯强度最大可达到24.6 MPa,烧结体的抗弯强度最大为46.78 MPa。以明胶-尿素体系凝胶注模成型工艺制备AlN/C复合材料时,引发剂尿酶可使浆料中的尿素分解,明胶重新获得形成氢键能力,形成稳定网络结构,实现原位凝固成型。明胶含量及固相含量增加导致浆料的粘度增大,凝胶化时间减小。明胶含量及固相含量对坯体和烧结体的致密度、抗弯强度及显微组织结构有影响。当明胶质量分数为10 wt.%、固相含量为50 vol.%时,坯体和烧结体的抗弯强度达到最大值,显微结构均匀。复合材料性能略低于琼脂糖体系制备的复合材料。