外文翻译(中文)陶瓷颗粒细度对氧化锆-莫来石复合材料性能的影响Word下载.doc

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森德梅尔克穆勒斯滕伯格

里加工业大学硅酸盐材料研究所

摘要：

本实验在高温下制备了加入伊利石粘土的氧化锆—莫来石陶瓷，并通过改变颗粒的粉磨时间，制得一系列样品。

试验结果表明，增加颗粒的活性和颗粒的粉磨时间，在1200℃时烧结会推动莫来石相的形成，并转化为氧化锆，特别是在温度上升的时候。

快速冷却也会保留氧化锆在高温时的性能。

简介：

氧化锆-莫来石陶瓷是广泛用于高温生产工艺的材料之一。

氧化锆-莫来石陶瓷的特点是高强度，包括在高温和低温时。

这些特性决定了它在高温生产过程中的进一步广泛应用。

制备氧化锆-莫来石陶瓷从混合开始，组成包括氧化铝，硅胶，氧化锆和加入7.75-8.75%质量伊利石粘土的氧化钇,再进行进烧结，形成在较低温度下的莫来石相。

另一方面，最重要的是初始粉末的研磨的程度。

已经有实验确定陶瓷粉末的研磨导致粒子晶格的破坏，并导致非晶化的结果。

这里较高的烧结温度会影响陶瓷材料的相应密度，弯曲和压缩时的强度。

然而，快速研磨的一个明显的影响是加强烧结粗颗粒之间的相互团聚。

有研究表明，在研磨过程中由于散热导致了颗粒积聚。

因此，研磨时间应根据每一个具体案例严格控制。

在本文的作者文章中，原料粉末研磨时间为5-6小时。

粉磨能够促进陶瓷材料中莫来石和氧化锆由粉末开始结晶的过程。

经过短期内（4-6小时）研磨，在1180℃至1280℃时可以观察到莫来石正快速形成;

而莫来石的形成了将会在下一个350℃内发生。

已经有试验确定，随着颗粒为0.5米的起始粉末粒径在极限强度内的增加，压缩弹性模量也在增加，甚至与平均含量为30％左右相比，具有比标本含有更多的粒径超过5米，有数据指出，莫来石晶体颗粒的形式，大小为50-70纳米，有时为80-95纳米。

这项实验的目的包括确定陶瓷粉末细度的影响，此外，包括加入伊利石粘土后形成和发展的高温晶相（莫来石，氧化锆），以及莫来石，氧化锆陶瓷的机械性能。

研究方法：

制备合成材料的混合物包括在在550°

C煅烧的Al（OH）3的，无定形二氧化硅，ZrO2mon。

一部分用于矿物原料，一部分开始作为一个附加组件粉，伊利石粘土成分列于表1。

图.1由谢里尔方程计算的晶体颗粒大小示意图。

伊利石粘土的化学和矿物成分如下：

初始粉末用实验室的行星粉磨机用铁矿砂刚玉球混合第4,10,14个小时。

粉末微粒表面的大小的显微镜扫描电镜来测定，平均颗粒分布用用光谱仪进行了评价采用了氯化钾溶液（氯化钾40毫克+水100毫升）作为稀释液，表面活性剂作为洗涤物质，用X-射线衍射仪确定结晶颗粒尺寸，晶体颗粒的大小是由谢里尔方程来确定：

D=Kλ/BCOSθ

其中K是Bolzmann常数，λ是X-射线光束的波长，纳米（=0.15418牛顿米）。

B的值是由RAD数据通信公司，计算出的X射线束反射差角。

计算所需的形象的衍射原理图如图所示：

陶瓷材料试样被制备成直径30毫米和3毫米厚磁盘的样式，直径35毫米和45毫米的高度的管状形式，用棒长55毫米和3毫米厚的轴压实（压力120兆帕）。

。

射击在100℃中进行，之后在1200-1500C°

的范围内进行，（德国纳博马弗炉热，6℃/min的升温速率,浸泡在水中的时间为30分钟）。

最后对其表观密度和体积进行相关测定。

用X-射线相和扫描电子显微镜来测定晶相的尺寸，并进行数据分析。

抗热震性测定用陶瓷棒在1400°

C的发射进行研究后每200°

C的范围测下，在500-1000°

C再测一下它的抗热震性烧成后对弯曲弹性模量和极限强度进行评估。

弹性模量是在O型超声仪（巴兹国际公司，美国）根据道达尔的陶瓷标本测量冲击波原则进行确定，在齐上方放置两个平行的垂直安装，覆盖着一层薄薄的金属聚合物。

在的小聚合物一端，其中有一个钢珠直径4毫米，傅立叶分析方法进行分析并做记录。

弹性模量E由下式计算：

使用TG0995仪器技术公司测定它的强度，并最终根据兹维克/角色模型测定了它的弯曲强度。

结果与讨论

球磨4小时和14小时的陶瓷粉末微型照片如图2所示，4小时后研磨粉变得稠密，压缩无定形颗粒的形状为圆形，大小约为约3至7纳米，并以团聚的方式组成。

同一时间内加入伊利石粘土，变成陶瓷粉的结构，球磨24小时后团聚的非晶体颗粒越细。

据数据显示，ZrO2mon，Y2O3和二氧化硅结晶石英粉平均粒径在（伊利石粘土引入后4，10和24小时在一定限度内增加55-100纳米（图3）。

并且可以看出，粘土增加会影响晶体的分散性。

尤其是有24小时球磨后研磨粉体和氧化钇明显减少，斜锆石晶体的减少在石英和氧化锆晶体中的成分也在规模急剧减少，达到55–59纳米（见图3）另一方面，从确定粒子的大小，结果在球磨后用相关光谱仪可以得出的最大数量的粒子的大小是200的大致范围内看到-520纳米（图4）。

莫来石形成阶段，在不同温度下的四方和单斜氧化锆烧结样本，显示如图5。

这可以看出，莫来石的形成始于1200℃，在高达1600℃时它的状态比较活跃，虽然第一阶段的莫来石在1100℃左右形成，由于在高达1250℃活性和原粉颗粒中二氧化硅（方石英和石英）晶相存在，在较高温度（1330和1400°

C）时发生新的反应，并进一步促进莫来石和刚玉形成。

应当指出，在整个温度范围内ZrO2mon的衍射最大，在ZrO2tetr时由于氧化钇和氧化锆的引入，也达到了最大值，

陶瓷的组织标本图,6a所示，表现为密密麻麻的结晶形态，主要是莫来石呈柱状，没有加黏土的莫来石标本如（图6B）所示，其外形更清楚地观察到。

从图上的数据可以得到，收缩的样本组成会随研磨时间的影响有所变化，即随起始粉末细度的增加，标本收缩增加15至25％，在每个温度为起始粉末增加。

这样收缩与显着性差异在增加的原因可能是由于液相有所“收缩“颗粒随后由一固相烧结机制。

一个带有增加收缩烧结温度1500℃造成的液相还原相的粘度，从而加速离子扩散，导致试样在冷却收缩。

通过分析表观密度和最终压缩强度的变化（图8）可以注意到一个重要的结果，除了伊利石粘土，在经过为期10和24小时的球磨后，这是以更积极的扩散和粒子反应为液相，促进其形成。

所以伊利石粘土的添加是样品制备的重要组成。

在一般时间，伊利石粘土没有陶瓷中的样本，因为在这种情况下，烧结是由起始粉末颗粒起主要活动。

在温度升高范围热冲击过程中，弹性模量E也在增加（图9）。

这种E值明显的差异主要与氧化锆变化相关，并在所有与改善的可能性柱状晶体生长和莫来石形成。

对于粘土的E值也在增加，颗粒更均匀，特别是与更清晰的温度下降。

样本的变化与粘土的均匀性相关（图10）。

且比之前的趋势走向更加明显，在粉末的研磨后24小时，其均匀性并在增加，这也解释了氧化锆晶型的转变。

结论：

结果表明，初始粉末颗粒的大小取决于研磨持续时间。

使用不同的方法，粉体颗粒大小也不同，粉末颗粒团聚中也会有不同的结果。

很明显，颗粒大小的晶体是50-100纳米，而对于与无定形颗粒总量是200-500纳米。

而颗粒活性的增加，也会促进颗粒大小的形成。

莫来石从1200℃起，也就是过渡阶段，会形成四方形体氧化锆。

实验表明，随着温度的增加以及粉磨时间的增加，样本具有较高的收缩率（15-25％）。

表观密度和压缩强度是由起始反应时间决定，其中伊利石粘土的存在也对两个性能产生一定的影响。

经过24小时的粉末研磨后，没有伊利石粘土，表观密度和压缩强度达到2.55千克╱立方公分和80兆帕，添加了伊利石粘土后，分别达到了2.95千克╱立方公分，分别为15兆帕。

样品的弹性模量和强度随着温度差的增加有着弯曲的变化,经过长期的粉磨

（10和24小时），它们有明显的增加趋势，尤其是没有加入伊利石粘土后。

陶瓷样本的结构随着气温的急剧下降将迅速“冻结”，并且促进四方氧化锆的形成。