粘土基陶瓷-碳復合材料的原位熱壓制備及其性能研究.pdf

1、粘土在自然界中分布廣泛、價格低廉，在陶瓷等領域獲得廣泛應用，然而粘土陶瓷通常力學性能較差。針對這一問題，本論文原位熱壓有機改性粘土，制備了粘土基陶瓷-碳復合材料，并對復合材料的性能表征分析，主要內容歸納如下:
　　(1)高溫下煅燒凹凸棒石，考察了凹凸棒石的熱相變過程，1200℃下凹凸棒石可相變生成頑輝石陶瓷、堇青石陶瓷及方石英陶瓷。1000℃熱壓凹凸棒石所得陶瓷材料的力學性能最優(yōu)，其中，強度最高(187 MPa)的凹凸棒石基陶瓷材

2、料含有石墨化碳，碳在陶瓷晶粒間起到鍵合作用，斷裂過程中陶瓷由晶間斷裂轉變?yōu)榇┚嗔?，從而提高粘土陶瓷強度?br>　　(2)水熱法制備凹凸棒石-碳復合材料，并熱壓凹凸棒石-碳制備了陶瓷-碳復合材料。與熱壓未改性凹凸棒石相比，碳的引入大大改善了陶瓷的導電性能。凹凸棒石吸附乙酰胺后制得有機凹凸棒石，熱壓有機凹凸棒石得到碳增強的凹凸棒石基陶瓷-碳復合材料。當乙酰胺的質量分數為15 wt.％時，陶瓷-碳復合材料的強度最佳為101MPa，比熱壓未

3、改性凹凸棒石提高了33％。
　　(3)熱壓有機蒙脫石(Cloisite15)可制得陶瓷-碳復合材料，復合材料的強度為118 MPa，模量為46 GPa。十八烷基三甲基氯化銨(OTAC)插層到蒙脫石的納米片層，制得有機改性蒙脫石。熱壓過程中，蒙脫石相變形成堇青石陶瓷以及莫來石陶瓷;OTAC在蒙脫石片層間碳化，最終形成蒙脫石基陶瓷-碳復合材料，石墨碳對陶瓷晶粒起到鍵合、補強作用。原位熱壓廢白土也可制得具有半導體特性的陶瓷-碳復合材料。