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氧化锆纤维及纤维板的制备与性能研究

作　者: 刘贵双
导　师: 刘金强；刘和义
学　校: 南京理工大学
专　业: 材料学
关键词: ZrO2纤维溶胶-凝胶法醋酸聚锆 ZrO2纤维板无机聚锆
分类号: TQ343
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文采用溶胶-凝胶法,以碱式碳酸锆、醋酸、蒸馏水为原料,硝酸钇为相稳定剂原料,一步混合反应可得到稳定性好、纺丝性能好的醋酸聚锆纺丝液,经离心甩丝和空气气氛下热处理后制备了强度高、柔韧性好的多晶c-ZrO2纤维。研究采用FT-IR和DSC-TG测试分析,推断出醋酸聚锆的分子结构；采用XRD、SEM、TEM等测试手段对ZrO2纤维的结品性能及强度的影响因素进行了研究分析。结果表明立方相(掺10mo1%Y2O3)ZrO2在前驱体纤维热处理到400℃时,晶粒已长大到6nm左右,且t-ZrO2纤维(掺3mol%Y2O3)和c-ZrO2纤维(掺8mol%、10mol%Y2O3)经1600℃煅烧2h后,不会发生相变。研究采用真空吸滤成型和加压整平的方法,以c-ZrO2纤维为原料,聚锆纺丝液加水稀释后为粘结剂,制备了纤维板湿坯,再经烘干煅烧得到厚度均匀、表面平整、密度精确可控的c-ZrO2纤维板。Zr02纤维预先热处理到1600℃制备的纤维板经1600℃高温预处理6h后,再经1600℃煅烧18h后长度、宽度和厚度方向的收缩率仅为1.15%、1.03%和1.90%；当c-ZrO2纤维板的密度为0.40×10-3g/mm3时,室温下导热系数仅为0.08W/m·K；c-ZrO2纤维板的密度为1.16×103g/mm3时,厚度方向压缩10%的压缩强度可达1.75MPa。研究还以氧氯化锆、双氧水为原料,氯化钇为相稳定剂原料合成无机聚锆纺丝液,经离心甩丝和气体加压干法纺丝,获得了长度可达几十米长的前驱体纤维,经水蒸汽气氛热处理后得到了Zr02连续纤维。通过FT-IR、DSC-TG、XRD、SEM等测试手段对前驱体纤维和Zr02纤维进行表征,根据测试结果,推断出无机聚锆分子的结构,并制定了合适的热处理工艺。水蒸汽气氛下热处理得到的纤维结构均匀、强度高、柔韧性好；而空气气氛下热处理得到的Zr02纤维缺陷多、强度低。

氧化锆纤维及纤维板的制备与性能研究

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