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硅酸盐学报 2024年

作者：焦秀玲陈代荣山东大学国家胶体材料工程技术研究中心

氧化铝陶瓷连续纤维具有耐高温、高强度、高模量、热导率低、绝缘性好、耐化学腐蚀能力强等特点，在航空航天、先进制造等领域具有重要的应用。本文主要对氧化铝基陶瓷连续纤维的制备、性能及应用进行了全面的综述，并对氧化铝基陶瓷连... 详细信息

氧化铝陶瓷连续纤维具有耐高温、高强度、高模量、热导率低、绝缘性好、耐化学腐蚀能力强等特点，在航空航天、先进制造等领域具有重要的应用。本文主要对氧化铝基陶瓷连续纤维的制备、性能及应用进行了全面的综述，并对氧化铝基陶瓷连续纤维未来的发展方向进行了总结和展望，期望为未来氧化铝基陶瓷连续纤维的研制与应用提供参考。

关键词：氧化铝连续纤维制备性能应用

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无机酸铝体系氧化铝连续纤维的制备技术研究

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无机材料学报 2023年第11期38卷 1257-1264,I0001,I0002页

作者：贾玉娜曹旭焦秀玲陈代荣山东大学国家胶体材料工程技术研究中心济南250100 北京空间机电研究所北京100076

作为一种性能优异的耐高温结构增强材料,氧化铝连续纤维应用广泛,但其规模化制备流程长,技术难度大。本研究以自制的铝溶胶和市售硅溶胶为前驱体,研究了铝溶胶的微观结构和组成,探讨了溶胶具有优异可纺性的原因。通过溶胶-凝胶结合干法... 详细信息

作为一种性能优异的耐高温结构增强材料,氧化铝连续纤维应用广泛,但其规模化制备流程长,技术难度大。本研究以自制的铝溶胶和市售硅溶胶为前驱体,研究了铝溶胶的微观结构和组成,探讨了溶胶具有优异可纺性的原因。通过溶胶-凝胶结合干法纺丝技术制备了氧化铝基凝胶连续纤维,纤维长度可达1500 m以上,进一步高温陶瓷化后形成了直径约为10μm、主晶相为γ-Al_(2)O_(3)和无定型SiO2的氧化铝陶瓷连续纤维,其中在1100℃下煅烧30 min所制备的纤维单丝平均拉伸强度达到2.0 GPa。微观结构分析表明陶瓷纤维结构致密,其中粒度仅为10~20 nm的γ-Al_(2)O_(3)晶粒均匀分布于无定型SiO_(2)中,使纤维表现出优异的力学性能。该制备过程绿色简单可控,具有产业化应用前景。进一步对氧化铝连续纤维的耐高温性能进行了分析,结果表明氧化铝连续纤维可在1000℃长时间使用,短时使用温度可达1300℃。

关键词：氧化铝连续纤维溶胶-凝胶法铝溶胶干法纺丝

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氧化铝连续纤维的表面改性研究

氧化铝连续纤维的表面改性研究

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作者：王安琪山东大学

学位级别：硕士

氧化铝连续纤维作为一种新型高性能陶瓷纤维,具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高模量的优异性质,在军工、航空航天等领域具有战略意义。与此同时,氧化铝连续纤维属于脆性材料,有较低的抗弯折强度。氧化铝连续纤维在纺丝、烧结、牵伸等一系... 详细信息

氧化铝连续纤维作为一种新型高性能陶瓷纤维,具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高模量的优异性质,在军工、航空航天等领域具有战略意义。与此同时,氧化铝连续纤维属于脆性材料,有较低的抗弯折强度。氧化铝连续纤维在纺丝、烧结、牵伸等一系列形成过程中,容易产生表面裂纹和缺陷,而缺陷和裂纹的大小、数目、分布都会影响纤维的性质。在这个过程中由于缺陷和裂纹的产生不可能得到完美的纤维,纤维的实际性能通常远远低于完美结构的理论性能值。因此,就需要对纤维进行表面改性,改善纤维表面状态。本文采用酸刻蚀和表面涂层对氧化铝连续纤维进行表面改性,提高纤维性能。酸刻蚀改性法是将纤维浸渍在酸液中,通过控制酸液浓度及处理时间,对纤维表面进行刻蚀改性的一种方法。该方法能够腐蚀掉纤维表面缺陷层,消除表面微裂纹及杂质。对于裂纹程度较深的纤维,则对裂纹尖端进行钝化,降低尖端的应力集中,从而得到光滑的纤维表面。本研究采用氢氟酸溶液作为刻蚀液,通过对比相同处理时间不同氢氟酸浓度变化及相同氢氟酸浓度不同处理时间变化对氧化铝纤维力学性能的影响,以及搅拌对酸刻蚀处理的影响,得出了酸刻蚀改性氧化铝纤维的最适宜条件,即HF溶液质量浓度分数为2%、处理时间为48 s。在这一处理条件下得到的氧化铝连续纤维的单丝强度、束丝强力能够达到最大值。搅拌这一条件则能加速酸刻蚀的程度,缩短刻蚀的处理时间。在酸刻蚀改性前后,氧化铝连续纤维的物相没有发生改变,仍为γ-Al2O3。表面涂层改性法是在纤维表面包覆一层高分子聚合物(即浸润剂),以起到增强、保护的作用。由于氧化铝连续纤维在表面状态、表面电荷等方面与其他纤维并不相同,因此需要针对氧化铝连续纤维的特点,研发专用浸润剂。本研究通过测定各浸润剂成分的皮膜性质,分析出各自特点,在保留浸润剂各成分优势的基础上,调整成分的含量和配比,得到浸润剂的优化配方。涂覆浸润剂的氧化铝连续纤维在力学性能方面有显著提高,单根纤维之间能紧密的粘接在一起,集束性得到明显改善,且具有良好的耐高温、耐老化性质。经过两种改性方法共同作用的纤维,能够保持两种方法的各自优势,纤维性能的提高得到双重保障。先经过酸刻蚀改性,得到光滑完整的表面,再经过表面涂层改性,表面包覆一层浸润剂,使纤维增强效果更加明显。

关键词：氧化铝连续纤维表面改性酸刻蚀改性法表面涂层改性法

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氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料的组成及制备工艺的研究进展

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材料工程 2023年第10期51卷 27-41页

作者：冻瑞岚彭志航向阳曹峰国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073

连续氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料(Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料)具备高熔点、高强度、抗氧化等特点,提升了现有航空航天热端部件自身抗氧化性能,是高温有氧环境应用的理想候选材料。本文首先分析了Al_(2)O_(3f)/Al_(... 详细信息

连续氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料(Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料)具备高熔点、高强度、抗氧化等特点,提升了现有航空航天热端部件自身抗氧化性能,是高温有氧环境应用的理想候选材料。本文首先分析了Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料的组成部分——氧化铝纤维、氧化铝基体和常见界面相的种类及其作用。其次,总结了目前Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料所采用的制备工艺如浆料浸渍法、溶胶-凝胶法、前驱体浸渍-裂解法,并讨论了不同制备技术路线对氧化铝陶瓷基复合材料性能的影响、列举了部分国内外学者的工作现状及成果。最后,对于制备在中高温负载下达到较高强度和断裂韧度、能够实现长时间服役的Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料提出了可行的优化方案。

关键词：氧化铝连续纤维氧化铝基体陶瓷基复合材料界面相制备方法

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