图1所示为20MPa成型压力下,铝粉加入量与陶瓷试样线收缩率的关系,由图可见,随着铝粉加入量增大,陶瓷试样的烧成线收率随之明显减小,当铝粉达到一定量后,收缩率为0%,继续引入铝粉,陶瓷基体出现膨胀现象。这是因为金属铝粉在陶瓷烧成过程中会发生一系类的反应,如Al氧化生成Al2O3,而这一反应会为铝粉带来体积上的膨胀。随着铝粉加入量的逐渐增多,参与反应的铝粉基数增大,导致整体上反应产生的膨胀量也会增大。铝粉反应形成的膨胀将会在烧结过程中抵消一部分由于固相烧结引起的收缩,使陶瓷基体的收缩率减小,当膨胀量等于或超过收缩量时,固相烧结带来的收缩会被完全抵消,甚至使基体膨胀。

图1铝粉掺入量对多孔氧化铝陶瓷线收缩率的影响
图2所示为20MPa成型压力下,铝粉加入量与陶瓷试样显气孔率及抗弯强度的关系。从图中可知,当铝粉加入量低于0.4wt%时,陶瓷显气孔率始终处于0%的状态,铝粉加入量超过0.4wt%,随铝粉加入量增多,显气孔率逐渐升高。

图2铝粉掺入量对多孔氧化铝陶瓷线显气孔率及抗弯强度的影响
图3为成型压力20MPa条件下,铝粉加入量为0.4wt%的陶瓷试样断面形貌SEM图谱。从图4-3中可以观察发现,当铝粉加入量为0.4wt%时,陶瓷材料中含有一定量的气孔,其中孔径最大为17.5μm,孔径最小为3.5μm,且气孔形状多呈圆状或类圆状(如图A中y1处所示),但从图4-2铝粉加入量与多孔氧化铝陶瓷显气孔率的关系可知,当铝粉加入量为0.4wt%时,陶瓷材料不具有显气孔,由此可以推断,图3中的气孔应为闭气孔。

图3铝粉加入量为0.4wt%的陶瓷试样断面形貌SEM图谱
图4为成型压力20MPa条件下,铝粉加入量为1.0wt%的陶瓷试样断面形貌SEM图谱。从图4中可以观察发现,对比图3,图4中气孔含量增多,且孔径也更大了,最大孔径可达27.9μm,最小孔径可达7μm,孔形状除了有圆状或类圆状外(如y2处),还存在有非圆状(如y3处)。

图4铝粉加入量为1.0wt%的陶瓷试样断面形貌SEM图谱
图5为成型压力20MPa条件下,铝粉加入量为2.0wt%的陶瓷试样断面形貌SEM图谱。从图5中可以观察发现,对比于图3及图4,其总体气孔含量更多,气孔孔径也更大,其中最大气孔孔径达到了35μm,最小孔径也有12μm,同时也具有圆状或类圆状类气孔(如y4处)及非圆状气孔(如y5处)。

图5铝粉加入量为2.0wt%的陶瓷试样断面形貌SEM图谱
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