【摘要】：硼酸鋁晶須以其優(yōu)異的力學(xué)性能和較高的性價(jià)比,廣泛用于金屬基(鋁基、鎂基)、樹(shù)脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)劑,可大大提高材料的強(qiáng)度及力學(xué)性能,因而成為目前投入工業(yè)應(yīng)用的為數(shù)幾種的無(wú)機(jī)晶須。然而,由于目前廣泛使用的傳統(tǒng)助熔劑合成硼酸鋁晶須的方法需在1200℃、5~6h下合成,且其長(zhǎng)度一般為20-30μm,難以合成出長(zhǎng)度超過(guò)50μm的硼酸鋁晶須。這使得某些對(duì)晶須長(zhǎng)度使用要求較高的領(lǐng)域受到了極大的限制,例如:在鋁基、鎂基合金增強(qiáng)劑方面,要求硼酸鋁晶須在50μm以上,而要獲得高長(zhǎng)度的硼酸鋁晶須,則需要極高的溫度和較長(zhǎng)的煅燒時(shí)間。另外,傳統(tǒng)助熔劑法合成的硼酸鋁晶須助溶劑使用量大(約占總反應(yīng)體積的50%)、且無(wú)法循環(huán)利用,導(dǎo)致其合成成本高、環(huán)境污染大,成為目前硼酸鋁晶須合成的技術(shù)瓶頸。針對(duì)目前硼酸鋁晶須合成技術(shù)存在的問(wèn)題,本文通過(guò)對(duì)助傳統(tǒng)的熔劑法合成硼酸鋁晶須合成技術(shù)的改進(jìn),尤其對(duì)所用原料制備體系的進(jìn)行了深入研究,甄選出在較低溫度下合成硼酸鋁晶須的優(yōu)化合成條件,并通過(guò)對(duì)升溫過(guò)程以及原料配比等工藝條件調(diào)整研究,在較低溫度合成出了最高長(zhǎng)度在160μm左右的高長(zhǎng)度的硼酸鋁晶須,從而解決了高長(zhǎng)度硼酸鋁晶須難以合成的問(wèn)題,對(duì)于擴(kuò)大硼酸鋁晶須的應(yīng)用范圍,具有重要意義。本文通過(guò)對(duì)助熔劑法合成硼酸鋁晶須工藝條件的研究,并使用XRD、SEM以及納米顯微鏡等測(cè)試手段,進(jìn)一步優(yōu)化了合成條件,使得晶須產(chǎn)品更加穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)影響硼酸鋁晶須生長(zhǎng)的因素分析,發(fā)現(xiàn)Al/B摩爾比,鍛燒溫度以及鍛燒過(guò)程的保溫時(shí)間對(duì)晶須生長(zhǎng)有很大影響。通過(guò)正交試驗(yàn)和不同工藝條件的考察討論得到如下結(jié)果:(1)合成最佳工藝條件為:Al/B=5:2,助熔劑用量為鋁硼摩爾量和的1.2倍,在910℃保溫3小時(shí);(2)硼酸鋁晶須最高長(zhǎng)度達(dá)到160μm,直徑1~2μm,長(zhǎng)徑比高達(dá)70的硼酸鋁晶須;(3)通過(guò)助熔劑循環(huán)研究發(fā)現(xiàn),循環(huán)次數(shù)對(duì)助熔劑的純度產(chǎn)生一定的影響,其中雜質(zhì)的含量隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸增多,雜質(zhì)的含量進(jìn)而影響了晶須產(chǎn)品的質(zhì)量,助熔劑全循環(huán)利用尚進(jìn)一步研究;通過(guò)對(duì)不同鋁源以及助熔劑在低溫下合成硼酸鋁晶須的過(guò)程和機(jī)理研究,研究發(fā)現(xiàn),本實(shí)驗(yàn)中硼酸鋁晶須的生長(zhǎng)機(jī)理為L(zhǎng)-S型,B2O3既是反應(yīng)物也是載體,然而,硫酸鉀助熔劑在反應(yīng)過(guò)程中,起到了催化與助熔兩項(xiàng)作用。
[Abstract]:Aluminum borate whiskers are widely used as reinforcements in metal (aluminum, magnesium) and resin matrix composites for their excellent mechanical properties and high performance-price ratio, which can greatly improve the strength and mechanical properties of the materials. As a result, several kinds of inorganic whiskers have been used in industrial applications. However, it is difficult to synthesize aluminum borate whiskers with the length of 20-30 渭 m because of the widely used traditional flux to synthesize aluminum borate whiskers at 1200 鈩，

本文編號(hào)：2310958