单晶α-Al2O3纤维规模化制备及应用进展

单晶α-Al2O3纤维作为强韧化关键基础材料,在陶瓷、金属、高分子基等复合材料体系中具有广泛应用前景。为此,详细介绍了可有效规模化制备单晶α-Al2O3纤维的气-液-固机制以及基于该机制的制备工艺、关键装备、应用现状和应用前景。

基于气-液-固机理的单晶蓝宝石纤维的制备与表征

单晶蓝宝石(α-Al2O3)纤维作为强韧化关键基础材料,在陶瓷、金属、高分子基等复合材料领域具有广泛的应用前景。以SiO2粉体和金属铝棒为原料、氩气为保护气、氧化锆(ZrO2)陶瓷为承烧板,利用气相-液相-固相(VLS)沉积反应机理制备单晶α-Al2O3纤维。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、场发射透射电子显微镜、能量色散谱仪等表征技术分别对单晶α-Al2O3纤维纯化前后的相结构、微观形貌和组成进行表征。结果表明:单晶α-Al2O3纤维表面光滑,粗细均匀;纤维平均直径为0.5~1μm;纯化前后的单晶α-Al2O3纤维均为单晶α相,主要由(104)、(110)和(006)晶面组成,纯化后纤维中无杂质相。在此基础上,进一步探讨了单晶α-Al2O3纤维的生长机理和生长过程,为单晶α-Al2O3纤维大规模可控制备及应用奠定实验基础。