ZrO_2陶瓷纤维制备及性能研究

通过挤压法制备ZrO_2陶瓷纤维；采用参量变换法研究了PVA和甘油含量分别对纤维密度和收缩率的影响；并且对ZrO_2纤维的前躯体进行热重(TG)和差热(DTA)分析,对ZrO_2纤维进行扫描电镜(SEM)分析。且在实验中用溶胶取代粘结剂制备纤维,提高了纤维密度。

超轻质ZrO_2纤维隔热材料的热物理性能研究

采用Hot disk热分析仪和石英灯辐射加热法分别测试分析了ZrO2纤维隔热材料的常温和高温隔热性能。研究表明,随材料孔隙率的增大,ZrO2纤维隔热材料的有效导热系数减小,即隔热效果越好;在孔隙率相同的情况下,材料晶粒尺寸越小其有效导热系数就越小;随试样表面温度的升高,在热传导的过程中辐射起主导作用,从而使材料的有效导热系数增大;当温度由200℃升高到800℃时,ZrO2纤维隔热材料的有效导热系数由0.027W/(m.K)升高到0.085W/(m.K),在800℃达到热稳定时,ZrO2纤维隔热材料冷边的温度不高于30℃。

直接发泡法制备ZrO_2纤维增强的ZrO_2闭孔泡沫陶瓷

以立方相ZrO_2粉末为基体、ZrO_2纤维为增强体、聚乙烯醇为粘结剂,利用氧氯化锆与过氧化氢反应发泡聚凝,高温烧结获得ZrO_2纤维增强的ZrO_2闭孔泡沫陶瓷。采用扫描电镜、X射线衍射、导热系数测试、加热线收缩测试、力学性能测试对样品进行了综合研究,探讨了发泡剂加入量、纤维加入量及粘结剂加入量对发泡效果及陶瓷性能的影响。结果表明:当ZrO_2粉末:ZrO_2纤维:氧氯化锆:过氧化氢:聚乙烯醇质量比为1∶0.31~0.55∶0.04∶0.15~0.20∶0.01~0.02时,所得泡沫陶瓷性能较好,气孔率约80%,密度约1.25g/cm^3,导热系数约0.09 W/(m·K),1700℃/12h加热永久线收缩约1%,抗弯强度达114 MPa。

碳纤维添加量对MgO-ZrO_2陶瓷抗热震性能和烧结性能的影响

以纳米MgO粉和ZrO_2纤维为原料,以短切碳纤维为添加剂,采用无压烧结工艺制备碳纤维增强MgO-ZrO_2陶瓷,研究了碳纤维添加量对陶瓷烧结性能、物相组成、抗热震性能和显微结构的影响.结果表明:随碳纤维添加量的增加,陶瓷的相对密度和线收缩率降低,显气孔率增大,碳纤维的添加不利于MgO-ZrO_2陶瓷的烧结;抗弯强度随碳纤维添加量的增加先增大后减小,当碳纤维的体积分数为20%时,陶瓷的抗弯强度最大,为287.15 MPa;碳纤维的添加能提高MgO-ZrO_2陶瓷的抗热震性能,当碳纤维体积分数为15%时,陶瓷的抗热震性能最佳.

ZrO_2纤维加入量对莫来石-10vol.%SiC晶须复合材料机械性能和抗热震稳定性的影响

为了提高莫来石复合材料的机械性能和抗热震稳定性,将ZrO_2纤维引入到莫来石-SiC晶须复合材料体系中,在N2气氛中常压烧结制备莫来石-SiC晶须复合材料。结果表明,ZrO_2纤维可以促进了莫来石复合材料的烧结,提高复合材料的断裂韧性和抗热震稳定性。ZrO_2纤维的加入量为15wt.%时,材料的断裂韧性和抗热震稳定性到峰值,其断裂韧性为5.73 MPa·m^(1/2),抗热震次数达到47次。过量加入ZrO_2纤维导致其促烧结能力降低会对莫来石-SiC晶须复合材料的机械性能和抗热震稳定性产生不利影响。

ZrO_2纤维/莫来石轻质复合材料的凝胶注模制备及其增韧机理研究

采用凝胶注模成型工艺制备了ZrO2纤维增韧莫来石复合陶瓷材料。借助透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、平板导热仪、单边切口梁法(SENB)等测试手段对样品微观形貌、导热系数、断裂韧性等进行研究;研究了分散剂对凝胶注模浆料团聚体的影响;讨论了ZrO2纤维增韧莫来石复合材料的增韧机理;概述了同时获得高韧性和高强度材料的途径。结果表明:添加ZrO2纤维能够明显提高莫来石的断裂韧性;当ZrO2纤维添加量(体积分数)为25%左右时可使莫来石轻质耐火复合材料兼具较低的热导率(λ=0.35 W.m-1.K-1,298K)和优异的综合力学性能(KIC=7.6MPa.m1/2,σb=270MPa)。

ZrO_2纤维增强环氧树脂复合材料的摩擦学性能研究

文章制备了ZrO_2纤维增强环氧树脂复合材料,并研究了其摩擦学性能。研究发现,氧化锆纤维相对于氧化锆粉体可改善复合材料的磨损率,当氧化锆纤维的含量为30%时复合材料的摩擦学性能最优,磨损率可以达到10-5mm^3/(N·m)数量级。该结论可指导其他纤维自润滑材料的制备及性能改善,开发出兼具优异力学性能和摩擦学性能的ZrO_2纤维复合材料。

ZrO_2短纤维增强体相变及对瓷质陶瓷性能的影响

为提高薄型瓷质陶瓷砖的力学性能,以ZrO_2短纤维为增强体,研究其掺量(质量分数,下同)对陶瓷性能的影响.结果表明:当ZrO2纤维掺量在4.0%以内时对陶瓷具有增强效果,但陶瓷韧性变差;当ZrO_2纤维掺量为2.0%时,陶瓷的弯曲强度增幅为10.84%,达到77.60MPa,但断裂功下降22.36%,为383.21J/m2.ZrO_2纤维结构不致密,在烧成中由四方相转变到立方相,并且阻碍了石英的熔融和莫来石的析出,这些因素均不利于增强增韧.

电纺制备ZrO2多孔纤维及其导热性能

本工作采用八水氯氧化锆为原料,六水硝酸钇为稳定剂,选取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,乙醇为溶剂,通过静电纺丝法制得了前驱体纤维,并将前驱体纤维经高温煅烧获得了ZrO2多孔纤维。采用XRD、FTIR、拉曼光谱和SEM等表征了纤维的物相及形貌,并测定了纤维的导热系数。结果表明,前驱体纤维经800℃煅烧后形成t-ZrO2物相,纤维直径约为180 nm,纤维内部出现孔结构,其BET比表面积为15.36 m^2/g,平均孔径为8 nm。当前驱体纤维煅烧温度为1 000℃时,纤维中ZrO2晶体进一步发育,纤维直径约为270 nm,纤维中仍存在孔结构,BET比表面积为13.22 m^2/g,平均孔径为9 nm。然而,当前驱体纤维煅烧温度为1 200℃时,纤维中孔道消失并发生烧结现象。因此,经过800℃、1 000℃和1 200℃煅烧所制备的纤维的导热系数逐渐增大,分别为0.092 9 W/(m·K)、0.095 1 W/(m·K)、0.106 8 W/(m·K)。

氧化锆纤维制品的制备及其在高效节能电炉中的应用研究

本文采用溶胶-凝胶法制备出性能稳定、纺丝性能优良的醋酸聚锆纺丝液,经离心甩丝和热处理,得到强度高、韧性好的多晶ZrO2纤维。进一步以ZrO2纤维为原料制备出耐高温、隔热好的ZrO2纤维板,测试了纤维板的隔热性能和耐高温性能,并成功将ZrO2纤维板应用于蓝宝石单晶生长炉和陶瓷烧结用高温电炉,取得了极好的节能效果(节能分别为40%和88%左右)。

氧化锆纤维对氮化物复合材料性能的影响

在Si3N4、BN陶瓷中加入涂层处理后的ZrO2纤维对其进行复合,研究ZrO2纤维对氮化物复合材料部分性能的影响。结果表明ZrO2纤维的引入能降低材料的抗弯强度,但是加入适量的ZrO2纤维后材料的热学性能可得到较大的改善。

可纺性锆溶胶的制备与应用Ⅰ.氧化锆连续纤维的制备

以氯氧化锆为原料,异丙醇为溶剂,双氧水为水解促进剂,乙酰丙酮为配位剂,采用溶胶-凝胶法制备了ZrO2前驱体连续纤维,经800℃热处理后得ZrO2连续纤维。用FT-IR、TGA、元素分析和SEM等分析技术表征了纤维的化学结构和形貌观察,研究了可纺性ZrO2溶胶的制备条件和影响因素。结果表明,当n(氯氧化锆)∶n(双氧水)=1∶3,反应时间6 h,陈化温度15℃时可得纺丝性能良好的锆溶胶,ZrO2前驱体连续纤维的成分是部分经乙酰丙酮配位的ZrO2水合物,热处理后ZrO2纤维的平均直径为15μm左右,纤维体中存在大量纳米级气孔,但没有发现明显裂纹。

ZrO_(2(f))-NiFe_2O_4惰性阳极在冰晶石熔盐中的腐蚀行为

以NiO和Fe2O3为原料,采用固相烧结法合成了NiFe2O4尖晶石,通过添加ZrO2纤维[ZrO2(f)]制备了ZrO2(f)-NiFe2O4惰性阳极材料.采用失重法测量了阳极试样在冰晶石熔盐中的静态热腐蚀率和电解腐蚀率,并对腐蚀机理进行了探讨.结果表明,ZrO2(f)添加量由0增加至4%(ω)时,阳极试样的气孔率从4.9%上升到5.8%,导致其静态热腐蚀率由3.8mg/(cm2·h)增大到4.3mg/(cm2·h);在电场作用下,氧化物在冰晶石熔盐中的溶解反应受到抑制,含3%(ω)ZrO2(f)阳极试样的电解腐蚀率为2.2mg/(cm2·h),远小于其静态腐蚀率,腐蚀均为物理化学溶解过程;高温下ZrO2(f)在冰晶石熔盐中稳定性良好,可作为铝电解NiFe2O4基惰性阳极的强韧化材料.

轻质复合材料高温隔热性能

设计了一套隔热材料高温(>1200℃)隔热效果的测试装置,可对隔热材料进行快速、低成本的有效测试和筛选。采用本装置在材料热面中心温度为1600℃±10℃时,考察了碳/酚醛复合材料和ZrO2纤维板材料背部升温历程,评价了2种材料的隔热性能,并采用有限差分法数值模拟了ZrO2纤维板材料背部升温历程,预测其有效导热系数。研究表明,在加热初期400 s时间内,碳/酚醛复合材料的隔热性能优于ZrO2纤维板的隔热性能,后期则相反;ZrO2纤维板的隔热性能与体积密度有关,有效导热系数随温度升高而非线性地增大。