连续陶瓷纤维的制备、结构、性能和应用:研究现状及发展方向

连续陶瓷纤维是纤维增强陶瓷基复合材料的增强体,对提高陶瓷基复合材料的强度和韧性起关键作用,高损伤容限和高强度陶瓷纤维是阻止裂纹扩展实现陶瓷基复合材料强韧化的保障。本文对碳化硅、氮化硅、氮化硼、氧化铝和氧化锆等几种陶瓷纤维的制备方法、结构、性能和应用等方面进行了全面的综述,指出了今后的发展方向,期望为未来陶瓷纤维的研究、开发及应用提供参考。     

In_2O_3纳米陶瓷纤维无纺布的静电纺丝制备及气敏特性研究

采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了直径20~60 nm的超细氧化铟(In2O3)纳米陶瓷纤维及纳米陶瓷纤维无纺布。采用XRD,IR,SEM,HR-TEM,TGA等分析方法对纳米纤维的形貌和显微结构进行了表征,并研究了其气敏特性。由700℃下煅烧的该超细In2O3纳米纤维所制备的气敏元件具有较好的反应和选择性,对甲醛气体表现出较快的响应和恢复速度。     

Al2O3-SiO2-B2O3连续纤维的制备及力学性能

本实验采用溶胶-凝胶法结合干法纺丝制备了氧化铝基凝胶连续纤维,煅烧后得到含12.92％B2O3、24.56％SiO2和62.50％(均为质量分数)Al2O3的氧化铝基陶瓷连续纤维.通过TG-DSC、SEM、TEM、XRD和强度拉伸仪等分析手段研究了前驱体溶胶的微观结构、纤维晶相组成以及纤维表面和内部结构.结果表明,通过溶胶-凝胶法制备的前驱体溶胶可纺性优良,性质稳定.采用干法纺丝得到的氧化铝基凝胶连续纤维长度可达上千米,将凝胶纤维进行陶瓷化后形成的含硼氧化铝基陶瓷连续纤维直径均匀,为14～15 μm,经1 000℃煅烧后纤维主晶相为莫来石相,拉伸强度最高可达1.35 GPa.本实验所制备的氧化铝基陶瓷连续纤维具有优良的力学性能,在热防护领域具有广阔的应用前景.     

溶胶组成对氧化铝纤维微观结构及性质的影响

以氯化铝和铝粉为铝源,水为溶剂,乙醇为辅助溶剂,采用溶胶-凝胶结合静电纺丝方法,制备了柔性γ和α氧化铝纤维,研究了溶胶中铝单体和Al_(13)组成情况对氧化铝纤维微观结构、物相转变和隔热性能的影响。溶胶中Al_(13)含量较多能推迟纤维的物相转变,使γ-Al_2O_3纤维的气孔和组成颗粒增大,降低γ-Al_2O_3纤维的比表面积,降低γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3纤维的导热系数。S4组γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3纤维的导热系数仅为0.08087和0.1251 W/m·k。研究表明,溶胶中较高的Al_(13)含量有利于提高纤维材料的隔热性能。     

气氛烧结对溶胶-凝胶法制备Al2O3-3Y-TZP纤维微观结构的影响

以ZrOCl2·8H2O和蔗糖为主要原料,通过溶胶-凝胶电解法制备了Al2O3-3Y-TZP凝胶纤维,采用SEM、XRD、BET吸附等考察了N2气氛预烧结后Al2O3-3Y-TZP陶瓷纤维的微观结构变化。结果表明,经过N2气氛预烧结处理后,纤维致密度明显提高,在1400℃高温烧结30min后,组成纤维的晶粒粒径约为200nm。