莫來石纖維基多孔隔熱可回彈復合材料的制備及性能研究.pdf

1、高溫密封問題近年來得到了較多的關(guān)注,耐熱密封材料的基本要求是耐高溫同時具有可壓縮,高回彈性能,保證整個使用過程中的密封。本課題設(shè)計了實現(xiàn)氣密的致密涂層和實現(xiàn)熱密與彈性的多孔陶瓷組合熱密封構(gòu)件,本論文主要研究后者,設(shè)計來源為自然界中的鳥巢結(jié)構(gòu)。
　　本文以多晶莫來石纖維做為多孔骨架、以球形SiO2為高溫粘結(jié)劑,利用叔丁醇基凝膠注模工藝制備了莫來石纖維基多孔陶瓷。本實驗中采用叔丁醇為溶劑,有三方面作用:一是作為造孔劑,在燒結(jié)過程中形成

2、多孔SiO2陶瓷,在纖維之間充當弱界面;二是它有較高的飽和蒸汽壓,能提高較低的溫度下?lián)]發(fā),提高干燥效率;三是它有較低的表面張力,使材料有較小的收縮,有效的控制纖維搭接結(jié)構(gòu)。研究了燒結(jié)溫度、固相含量、莫來石纖維與球形SiO2比例及纖維長徑比對莫來石纖維基多孔陶瓷的物相、顯微結(jié)構(gòu)、機械性能及熱性能等的影響。實驗結(jié)果表明:確定固相含量為45 wt％,燒結(jié)溫度為1600℃時,試樣氣孔率為70.92%,密度為0.79 g/cm3,抗壓強度為13.

3、22 MPa,熱導率為0.22 W/(m·K)。隨著燒結(jié)溫度由1300℃到1500℃,試樣的壓縮回彈率(2%形變)由100%降到66%。確定燒結(jié)溫度為1400℃,隨著固相含量由10 wt%上升到45 wt%,試樣的密度由0.404 g/cm3上升到0.620 g/cm3,氣孔率由84.70%下降到75.12%,室溫熱導率由0.08 W/(m·K)上升到了0.17 W/(m·K),抗壓強度由0.58 MPa增到1.71 MPa,且高固相含

4、量的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中表現(xiàn)出脆性斷裂的現(xiàn)象。確定燒結(jié)溫度為1400℃,隨著莫來石纖維與SiO2比由3:1降為1:1,其顯微結(jié)構(gòu)表明試樣內(nèi)部的熔融SiO2增多,使纖維之間的搭接結(jié)點增多。試樣的抗壓強度由1.2 MPa增加到2.4 MPa,氣孔率由82%下降到76%。同時由其應(yīng)力-應(yīng)變曲線看出當SiO2含量增加時,試樣表現(xiàn)出了較明顯的脆性斷裂的現(xiàn)象。纖維長徑比對試樣的收縮率、失重率、熱導率的影響不明顯。隨著纖維長徑比的減小,所制備的試樣內(nèi)部越