论文部分内容阅读
本文利用低成本沉淀剂和铝源为原料,通过液相法在温和条件下制备得到不同长径比的一维纳米氧化铝材料。研究了一维纳米氧化铝作为复合材料添加相的烧结行为,并采用纳米-氧化铝(100nm)为原料进行对比试验。主要研究内容和结果如下:1、以硅酸钠和氯化铝为原料进行水热反应,研究了硅酸钠浓度对产物形貌的影响。当硅酸钠、氯化铝摩尔比为1:10-400时,在180℃下保温16h制备得到长度700-800nm,直径为50nm,长径比14-16:1的棒状γ-AlOOH,将其在600℃下煅烧2h得到形貌不变的棒状γ-Al2O3。以磷酸钠和硝酸铝为原料进行水热反应,研究了磷酸钠浓度对产物形貌的影响。当磷酸钠、硝酸铝摩尔比为1:103时,在180℃下保温24h可以制备长度约1.5-2um,直径约为150nm,长径比10-13:1的棒状γ-AlOOH;当磷酸钠、硝酸铝摩尔比在1:10-100时,在180℃下保温24h内得到产物长度为2~4um,宽度为0.5~1um的捆束状γ-AlOOH。以氢氧化钠和氯化铝为原料,通过调节溶液pH=4,在170℃下保温24h采用水热法制备得到了白色沉淀,对白色沉淀在600℃下煅烧2h得到平均长度在2um,直径为10nm,长径比约200:1的一维γ-Al2O3。以2mmol硝酸铝为铝源和80ml水直接水热反应,在200℃下保温24h可以制备得到长度约为1.2um,直径为170nm,长径比约7:1的棒状γ-AlOOH。2、棒状形成机理为,水热反应溶液中Al3+和OH-反应生成Al(OH)3胶体后分解,并在酸性条件下形成层状γ-AlOOH,层状γ-AlOOH在表面氢键和OH-作用下通过卷曲机制形成棒状,单一棒状γ-AlOOH在范德华力、氢键和静电力的作用开始发生组装形成一维棒状结构。3、利用快速烧结制备Al2O3+ZrO2复相陶瓷,对1D氧化铝的烧结行为进行研究。结果表明,以长径比为7:1的氧化铝为添加相,在升温速率1300℃/min、温度1300℃、保温3min,加压80MPa下可得到致密度为98%的Al2O3(wt10%)+ZrO2陶瓷,烧结产物中氧化铝呈长约1.5um短柱存在且分散性良好;而采用纳米-氧化铝(100nm)烧结产物中氧化铝晶粒团聚严重,无柱状晶。裂纹观察结果表明,一维氧化铝的存在使裂纹扩展方向发生偏转,而-氧化铝纳米颗粒烧结样品对裂纹扩展方向的改变影响不大。