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本研究以钾长石、纳米氧化锆和碳酸钾为原料,采用固相反应合成氧化锆-白榴石基烤瓷粉,借助XRD、SEM、TEC和弯曲强度等分析测试方法,对白榴石晶体的合成及氧化锆-白榴石基烤瓷粉的制备进行了较为系统的研究。
固相合成白榴石烤瓷粉的研究表明:(1)适当的提高配方中氧化钾的含量可以降低白榴石的合成温度,有利于白榴石的合成;(2)煅烧制度对白榴石的合成影响很大,适当的保温时间有利于白榴石的合成,最佳保温时间为60 min,煅烧温度的提高也有利于提高瓷粉中白榴石的含量;(3)当配方中氧化铝的含量高于碱性氧化物的含量时,可以降低白榴石的合成温度:(4)白榴石含量的增加有利于提高瓷粉的强度,A4配方在1200℃下保温60min弯曲强度达到了91MPa。
氧化锆-白榴石基烤瓷粉的研究表明:(1)氧化锆的添加方式对瓷粉的性能影响很大,较佳的合成方式为一次合成氧化锆-白榴石基烤瓷粉;(2)瓷粉的弯曲强度随着氧化锆含量的增加而逐渐的提高,其中氧化锆的添加量为8%,在1200℃下煅烧保温60 min的YA7-2瓷粉在900℃烧结其弯曲强度达到了105MPa,在950℃烧结其弯曲强度达到了112MPa;(3)氧化锆的加入有助于降低瓷粉的热膨胀系数,其中氧化锆的添加量为8%,在1200℃下煅烧保温60min的YA7-2瓷粉在950℃烧结,其热膨胀系数为14.4×10-6(30~400℃),非常接近我国常用的镍铬合金的热膨胀系数(13.5~14.5×10-6)。
本实验工艺技术具有原料价格便宜、工艺简单、容易实现工程化应用等优点,相关的研究成果为氧化锆-白榴石基烤瓷粉的应用奠定了良好的基础。