聚空心球对陶瓷性能影响地研究.pdf

图书分类号____ TQ174________________________ 密级_____非密_______
UDC 注 1_______________________________________________________________



硕士学位论文

聚空心球对陶瓷性能影响的研究

牛同健


校内指导教师(姓名、职称)_____杨金龙教授_____________________
校内指导教师(姓名、职称)_____黄勇教授_____________________
申请学位级别_____ 全日制工程硕士_______________________
所在领域______ 材料工程__________________________
论文提交日期__2012__年__4___月___15__日
论文答辩日期___2012_年__6_ _月__ 4___日
学位授予日期________年______月______日
论文评阅人____ 田玉明副教授、胡胜亮副教授_ ________
答辩委员会主席______ __田玉明副教授____ ______

2012 年 6 月 1 日
注 1:注明《国际十进分类法 UDC》的分类
原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独
立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含
其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡
献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人
承担。
论文作者签名: 日期:

关于学位论文使用权的说明

本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定,其中包括:
①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可
以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学
位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位
论文;⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密
后遵守此规定)。

签名: 日期:

导师签名: 日期:
中北大学学位论文
聚空心球对陶瓷性能影响的研究
摘要
微米级陶瓷聚空心球是粒径在几个微米至几百微米之间的由多个无机非金属材料
空心球体组成的球体材料,其因中空结构而具有轻质、高强、低导热、隔声、耐磨、高
分散、电绝缘和热稳定好等特性,作为一种新型轻质工业基础材料,广泛应用在航天、
航空、军工、医药、化工、石油、公路、建材、耐火保温、塑料橡胶、高分树脂材料及
水土保持、沙漠治理等领域中。
本文将陶瓷空心球应用于陶瓷材料添加以改善陶瓷材料的性能,期望材料在断裂
时,裂纹扩展过程中能够穿过多孔层,使裂纹的能量得到耗散或者裂纹在穿过多孔层时
发生偏转,经过反复的裂纹偏转和能量释放,力学性能得到改善,最终得到高性能陶瓷
材料。
通过氧化铝聚空心球直接添加到制备氧化铝多孔陶瓷,研究烧结温度对所得多孔陶
瓷的密度、收缩率、吸水率以及强度的影响。研究结果表明:不同烧结温度的聚空心球,
吸水率无明显变化;随烧结温度的增加,陶瓷致密化增加,陶瓷的机械性能得到显著的
提高,断裂韧性由 m1/2 增加到 MPam1/2,三点抗弯强度由 25 MPa 增加到
250 MPa,聚空心球与基体结合更加紧密,陶瓷断裂过程中,裂纹以穿过空心球扩展的
方式为主。
通过聚空心球作为多孔层制备层状陶瓷。分别研究了 Al2O3 聚空心球和 Si3N4 聚空心
球作为多孔层加入到 Si3N4 和 Al2O3 基体中制备的层状陶瓷,研究不同层厚比以及不同质
量分数的聚空心球添加对陶瓷性能的影响。研究表明:不同材质的空心球与基体材料,
由于热膨胀系数的不同,在层状材料制备中容易出现脱层,当氧化铝聚空心球质量分数
为 60%时,氧化铝的致密基体层与多孔层层厚比为 5/2 时,试样力学性能达到最高,层
状氧化铝断裂韧性达到 MPam1/2,抗弯强度达到 MPa;对于氮化硅基体,当
中间层聚空心球含量为 60%,层厚比为 5/2 时,断裂韧性出现最高值 MPam1/2,增
幅 50%左右,其抗弯强度和断裂功也为相应的最佳值。
关键词:聚空心球,断裂韧性,断裂方式,微观结构
中北大学学位论文
Effect of Ploy-hollow Spheres on The Performances of Ceramic
Abstract
Micr