纳米陶瓷基复合材料.pptVIP

前言 著名的诺贝尔奖获得者Feynman在六十年代就曾预言:如果我们能对物体微小规模上的排列加以某种控制，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。 纳米陶瓷复合材料定义：是指通过有效的分散、复合而使异相纳米颗粒均匀弥散地保留在基体陶瓷结构之中的一类材料。 按纳米级增强相在基体 陶瓷结构中所处的位置 纳米陶瓷复合材料的制备工艺流程 与一般颗粒增强陶瓷基复合材料的工艺流程(即制粉一混合一成型坯件一烧结)基本相同。 差别：它的第二相是纳米级的，这就造成了纳米陶瓷复合材料在原料粉末分散与混合工序上的特殊性。另外。当纳米陶瓷复合材料的第二相不是预先制好后揍人，而是通过一定热处理条件，在坯件烧结过程中由基质晶析出纳米晶(第二相)，即通过原位生长得。其制备工艺也与一般颗粒增强陶瓷基复合材料的相应过程有所差别 。 纳米粒子的分散与制粒 （一）机械混合分散法 ——先分别制备基体粉末和纳米相粉末，然后将它们进行混合球磨。球磨是一种机械粉碎方法，同时能将基体原料粉末与纳米相原料粉末混合。通常有滚动球磨、振动球磨、搅动(高能)球磨和气流粉碎等。 机械混合分散法的不足： （一）不能保证两相组分的分散均匀性，球磨本身不能避免纳米粒子的团聚。 （二）干燥过程中，已分散粒子的团聚和沉降会进一步造成不均匀性。 改善的方法： （一）在机械混合分散的基础上辅以大功率超声波振动以破坏粒子间的团聚； （二）调整体系的PH值使基体和纳米相粉末分散后的悬浮颗粒的双电层结构具有静电稳定性；使用适当的分散剂(也称助磨剂)。 （二）复合粉末法 复合粉末法是通过化学、物理过程直接制取基体与纳米相均匀分散(混合)的复合粉末，再将复合粉末热压烧结制备纳米陶瓷复合材料的一种方法。制备复合粉末的方法有溶胶—凝胶法和化学气相沉积法。 （三）液相分散包裹法 （四）原位生成法 工艺：首先将基体粉末分散于含有可生成纳米相组分的先驱体 溶液中，经干燥、浓缩、成型坯件，最后在热处理或挠结过程 生成纳米相粒子，成为纳米陶瓷复合材料。 优点：纳米相在基体中分布均匀 纳米粒子不存在团聚问题 纳米陶瓷复合材料的烧结 （一）常压饶结 将无团聚的纳米相粉末与基体原料粉末分散、混合后，在室温下模压成坯件，然后在常压和一定温度下挠结使其致密化，这种制备纳米陶瓷复合材料的工艺林为常压烧结 。 （二）应力有助烧结 定义： 将无团聚的粉体在一定压力下挠结，称为应力有助饶结 优点：高致密度的纳米陶瓷复合材料 缺点：设备复杂，成本增高 复合材料的烧结通常采用传统的热压烧结和气氛保护烧结,但一些研究中发现采用这些方法烧结时碳纳米管的结构会遭到破坏。必威体育精装版研究中倾向于采用等离子体烧结潮，这种方法热效率较高，可以在低温下、短时间内完成烧结，因此碳管的结构保存完好。 引言 自从1991年日本Iijima发现碳纳米管以来，CNTs以其独特的结构和性能引起广泛关注，全球范围内展开了CNTs的研究热潮。迄今，每年都有大量有关CNTs的研究文献涌现出来，研究领域包括CNTs制备工艺和生长机理、CNTs的结构和性能、CNTs的应用三方面。随着CNTs制备工艺与生长机理以及结构与性能表征这两方面研究的不断深入和进步，近年来，CNTs的应用开始成为研究的热点。 CNTs /陶瓷基复合材料 对CNTs进行表面改性方法 CNTs /陶瓷基复合材料制备工艺 碳纳米管通过表面改性得到稳定悬浮液后，制备复合粉体通常采用胶体法、溶胶—凝胶法或杂凝聚法。 孙静等人采用胶体法制备了多壁碳纳米管/氧化铝复合材料。 Setmg等人,用了一种全新的方法来制备CNTs/Al2O3复合材料他们首先用HF酸、硝酸和硫酸对碳纳米管进行表面氧化处理，去除制备过程中残余的催化粒子并引人大量官能团。然后将处理过的碳纳米管置于去离子水中超声分散，获得分散均匀的悬浮液。接着将A1(NO3)3·9H20加入到该悬浮液中，并超声分散。混合溶液加热蒸发水分、结晶后得到粉体，该粉体经预煅烧和等离子烧结后即可获得复合材料 采用传统球磨的方法可以制备复合粉体，如李爱民等制备的CNTs／HAP材料，郝春云等人制备的CNTs/Si3N4材料等。 有一种有趣的方法是先将陶瓷粉体与催化剂混合，然后利用CVD法制备CNTs，这样就可使CNTs与基体在预成型件中均匀混合。Xia等人利用这种办法制备了CNTs/Al2O3复合材料。他们以多孔氧化铝作阳极板，将钴、镍催化剂沉积在该基体上，然后利用CVD法制备CNTs，使其附于基体孔壁，从而制备出以涂层形式单向排列