莫来石基复合材料的发展现状及其应用课件.ppt

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1、莫来石基复合材料发展现状及其应用小组成员：祝超200801130638王淦201001130526王杰201001130427刘神神201001130519王宪金201001130430宋志林2010011305241.莫来石基复合材料的发展历程2.莫来石陶瓷的优缺点3.莫来石基复合材料的制备方法4.莫来石复合材料应用：4.1莫来石耐火材料4.2莫来石高温和工程4.3莫来石电子封装材料4.4莫来石光学材料4.5其他应用5.结束语6.参考文献与莫来石相关的科学与技术的发展可分为三个阶段:第一阶段:从1920年到1950年,主要的研究集中于探讨莫来石的结构特征;第二阶段:始于1950

2、年,主要集中于对SiO2-Al2O3系相平衡的研究,但相平衡的研究至今仍有疑义;第三阶段:从70年代中期开始至今,则很明显地将重点转移到了对莫来石陶瓷在结构、光学、电子等应用方面开发的研究。莫来石陶瓷具有优异的高温力学性能、抗蠕变性能、抗热震性能以及化学稳定性等，其最显著的优势是强度和韧性随着温度的升高而增加，在1300℃时的强度和韧性是室温时的1.7倍，1500℃时强度保留率可以达到90%以上。因此，莫来石陶瓷被认为是一种非常理想的高温结构材料，在热防护领域中有着广阔的应用前景。优点此外，莫来石陶瓷还具有优异的电学和光学性能，诸如宽频的红外和雷达波透过性等，可用于电子封装、红外

3、透波、高温光学窗口等领域。上述特性使得莫来石陶瓷受到了广泛的关注，并已在某些方面获得成功应用。但是莫来石陶瓷常温力学性能不佳，尤其是断裂韧性只有2MPa·m1/2左右，成为制约该材料实用化的一大障碍，而复合材料的可设计性为这一问题提供了解决方向。莫来石基复合材料近年来的研究目标是减少固有脆性，改善机械性能。为此采用了多种方法对莫来石进行补强和增韧，并已取得了良好的效果，其中主要的方法是添加第二相，如颗粒、晶须、纤维等进行改性。根据第二相在基体中的分布形态，可以将增强体分为非连续相和连续相。缺点制备方法颗粒增强莫来石的制备方法主要是固相烧结，将莫来石或Al2O3+SiO2粉体与增强

4、相颗粒混合后成型烧结。影响烧结的主要因素包括粉料的粒径、混合均匀程度、烧结温度等为了提高致密度，可以采用多种方法进行改进：（1）改进烧结方式，先后出现了常压、热压、微波辅助烧结以及放电等离子烧结、高温自蔓延反应烧结等手段。（2）减小粒径，提高混合均匀性，为此可以用化学法代替机械混合。（3）采用添加烧结助剂，常用的烧结助剂有Y2O3、V2O5、Sc2O3等。（4）采用瞬态粘性流动烧结(TVS)或添加莫来石晶种形成活化中心，降低烧结活化能。连续纤维增强莫来石一般采用浸渍的方法来进行制备，根据使用形态—无纬布、编织布和三维编织体—主要分为泥浆浸渍、先驱体浸渍裂解（PIP）和化学气相渗透

5、（CVI）等，同时可以采用其他措施进行辅助，如加压、振荡、电泳沉积等莫来石耐火材料作为耐火材料,莫来石具有许多优异的性能:(1)高熔点;(2)优良的抗蠕变性能,在载荷作用下只有很小的形变;(3)低热膨胀,使之具有优良的抗热震性;(4)优良的抗腐蚀性能;(5)高剪切模量。利用这些优异的性能,莫来石可作为许多工业领域的耐火材料在日本,各大公司对莫来石耐火材料的开发研究非常活跃,并得到了广泛应用。例如,一种富Al2O3的莫来石耐火砖已用于钢铁工业,用作控制熔融钢液流动的旋转阀出口的上、下内衬,这种富铝莫来石耐火砖含有10-40wt%的富铝莫来石,其抗热震性能有了很大的提高。另外,在一种

6、旋转窑的燃烧喷嘴上也采用了莫来石耐火材料。此外,一种利用熔渣制成的耐火材料垫板也应用于窑炉内衬,这种ZrO2/Al2O3/莫来石熔渣含有3-60wt%的ZrO2,不超过20wt%的SiO2,熔渣颗粒尺寸大于0.5mm,这种材料具有较好的抗热震性和抗腐蚀性。莫来石耐火制品莫来石耐火砖莫来石耐火中空棚板莫来石高温和工程莫来石陶瓷材料由于具有优良的抗蠕变和抗热震性,并且高温下室温强度衰减较小,再加上它在氧化环境下独特的热稳定性,因而作为独特的高温材料日益引起了人们的重视。美国能源部在1992年的先进气轮机技术规划的报告中就明确提出必须研制低热膨胀、低热损失的先进陶瓷发动机,并将莫来石列

7、入了主要候选材料。目前,莫来石陶瓷已在热机和汽轮机上得到了应用,尽管考虑到其力学性能和可靠性,它在热机和汽轮机方面的应用尚需改进,但与其他材料相比,莫来石陶瓷仍不失为一种极具潜力的高温工程材料。近年来,莫来石陶瓷还已用于高温力学测试中置于高温环境下的部件。在中国,莫来石的研究、开发已取得了一定的成果,莫来石陶瓷缸盖底板在沙漠车上的试用已初步显示了该材料较好的应用前景。在德国,采用水稳定的离子溅射技术已制造出了各种用途的莫来石坩埚和垫板(VAW公司),这些材料均具有较好的抗热震性。