多孔SiC陶瓷及其与环氧树脂复合材料的制备研究
本论文研究了多孔SiC复相陶瓷材料的制备及环氧树脂浇注料的配制，并对它们复合材料的制备工艺和性能进行了探索性研究，制备了一种具有较低密度和高耐压强度的、可以用做固体浮力材料的新型复合材料。
利用添加造孔剂法、表面活性剂发泡法两种方法，结合淀粉固结成型工艺，以Al2O3-Y2O3为助烧剂的条件下，低温烧结制备了多孔SiC复相陶瓷，对多孔陶瓷的烧结温度、助烧剂添加量及烧成品的气孔率、气孔形貌、耐压强度等性能进行了研究。实验发现，淀粉固结成型工艺中，在50℃～90℃的固结温度范围内，随着温度升高，固结加快，最终的生坯平整均匀，具有较高强度。实验中多孔陶瓷的最佳烧结温度为1550℃，Al2O3-Y2O3的最佳添加比例是10wt％。添加淀粉作为造孔剂法中，材料的密度和耐压强度由淀粉的添加量决定，当淀粉的添加量为10wt％～60wt％时，材料的密度从1.46g/cm3下降到0.94g/cm3，对应的强度为31.5～4MPa；表面活性剂发泡法中制得的多孔材料中含有大、中、微三种大小有规律分布的气孔，浆料的固相含量是影响材料气孔率、密度和耐压强度的主要因素，当固相含量为60wt％～72wt％时，多孔陶瓷的密度为0.43～1.22g/cm3，耐压强度为5～19MPa。
分别以乙二胺、低分子量聚酰胺、改性胺T31为固化剂，研究了它们固化环氧树脂的最佳添加比例，并对不同固化剂固化环氧树脂材料的最终力学性能等进行了比较。实验发现，三种固化剂中，低分子量聚酰胺固化环氧树脂的力学性能最佳，其最佳添加比例是1:0.9(环氧树脂和固化剂的质量比)，该比例下材料的耐压强度可以达到81.7MPa，密度1.08g/cm3，吸水率小于0.25％。
将制得的陶瓷材料用硅烷偶联剂处理，然后在抽真空的条件下以大块状和微球状两种形状与环氧树脂复合，将其性能与空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料进行了比较。实验发现，块状多孔陶瓷渗透环氧树脂后，复合材料的密度略有增大，强度与多孔陶瓷材料相比却有较大提高：复合材料的密度为0.57～1.30g/cm3，相应的强度6.4～21.2MPa。实验制备的空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料的密度0.97g/cm3～0.68g/cm3，耐压强度为75～58MPa。在空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料中添加适量的多孔陶瓷球，实现了材料耐压强度的提高。多孔陶瓷球的添加量存在一个最佳比例，过量反而会使材料力学性能下降，其中，空心玻璃微珠25wt％，多孔陶瓷球15wt％材料的密度为0.73g/cm3，耐压强度71MPa，已经接近俄罗斯研制的水下6000m浮力材料水平。
多孔SiC陶瓷;环氧树脂复合材料;硅烷偶联剂;空心玻璃微珠;制备工艺
中国海洋大学
硕士
材料物理与化学
王玮
2009
中文
TQ174.758.2
60
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）