高岭石/PMMA插层复合物合成β-Sialon及Si3N4-Al2O3梯度材料制备

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本文在二甲基亚砜插层、十二烷基胺置换的基础上,制备高岭石/甲基丙烯酸甲酯插层复合物,进而通过原位聚合的方法制备高岭石-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)插层复合物。以高岭石/PMMA插层复合物为原料,采用原位碳化、碳热还原氮化反应,合成了β-Sialon。研究了β-Sialon的烧结行为。以β-Sialon作为梯度连接介质采用梯度成型和微波烧结的方法制备Si3N4-Al2O3梯度材料。
　　主要取得以下成果:
　　1)当二甲基亚砜(DMSO)进入高岭石层间后,层间距由0.72nm变为1.14nm,插层率为97％。高岭石/十二烷基胺插层复合物中,高岭石的d001值扩大为3.53nm,插层率为72%,复合物在220℃是稳定的。高岭石/聚甲基丙烯酸甲酯插层复合物在300℃是稳定。
　　2)以高岭石/PMMA为前驱体合成β-Sialon的最佳反应条件为1400℃保温6小时,500ml/minN2流量。其烧结产物的体积密度达到2.9g/cm3,相对密度91%,显微硬度分别为1539 Hv/GPa0.5。
　　3)在粉末叠层基础上于1550℃,保温30min微波烧结制备了β-Sialon基Si3N4-Al2O3梯度连接材料。制备的Si3N4-Al2O3梯度材料试样梯度成分分布均匀,表面气孔少,晶粒之间排列紧密,结构均匀。试样密度为2.8-3.6 g/cm3,相对密度89%~94%,试样梯度各层的显微硬度在1043-1475Hv0.5/Gpa之间,试样的热膨胀系数由Al2O3端的7.8×10-6K-1逐渐降到Si3N4端的4.2×10-6K-1;各层试样的性能随成分的变化而由Al2O3端到Si3N4端呈现出梯度变化趋势,且梯度之间层结合紧密、平整,无宏观裂纹或断裂;材料具有较好的抗热震性能以及优良的耐热疲劳性能。

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作者
易文龙;
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作者单位

桂林理工大学;

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授予单位桂林理工大学;
学科材料与科学工程
授予学位硕士
导师姓名王林江;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类非金属复合材料;
关键词
高岭石; 甲基丙烯酸甲酯; 插层复合物; β-Sialon粉; Si3N4-Al2O3梯度材料; 耐热性能;

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