鈦酸鋁陶瓷屬斜方晶系擬板鈦礦型結(jié)晶。平均熱膨脹系數(shù)9.5X10-6/℃,是著名的熱膨脹系數(shù)較低的材料,鈦酸鋁在反復(fù)和長期的使用過程中不會(huì)出現(xiàn)失透現(xiàn)象,可以在較高溫度(1460℃)下使用,還可以很好的適應(yīng)高溫下的氧化問題,因此具有廣闊的應(yīng)用前景 ,但其煅燒時(shí)易裂,機(jī)械強(qiáng)度較差。
目前,鈦酸鋁合成方法主要有3種:
(1)Al2O3和TiO2粉末混合物,通過高溫煅燒發(fā)生固相反應(yīng)的固相法;(2)金屬醇鹽或金屬鹽水解產(chǎn)物的液相法;(3)使用VCD等的氣相法。
固相法的合成制備工藝簡單、無需特殊的裝備,雖然不能達(dá)到高純超細(xì),但是一種常見的制備方法;液相法可以制得純度高的超細(xì)鈦酸鋁粉末,但是工藝復(fù)雜;氣相法制得的粉末純度高、團(tuán)聚少,粒徑分布范圍窄,化學(xué)反應(yīng)時(shí)的氣氛容易控制,但是需要消耗大量的能量而且設(shè)備復(fù)雜。
(1)工藝條件對(duì)鈦酸鋁性能的影響
鈦酸鋁材料的性能,特別是強(qiáng)度,對(duì)燒結(jié)條件及起始粉末的特性是有很大的依賴性,一般可以發(fā)現(xiàn),強(qiáng)度隨燒結(jié)溫度的升高而降低。
燒結(jié)時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的影響取快于燒結(jié)溫度。在較低燒結(jié)溫度1300℃,強(qiáng)度傾向于隨時(shí)間而增加,這是由于密度隨細(xì)晶粒的生長而增加。當(dāng)燒結(jié)溫度升高時(shí),晶粒生長占支配地位,較大的顆粒尺寸導(dǎo)致強(qiáng)度隨燒結(jié)時(shí)間的增加而降低。
采用共沉淀、溶膠-凝膠工藝等化學(xué)方法制備的鈦酸鋁初始粉末,可制得強(qiáng)度高且不失其低膨脹性的鈦酸鋁燒結(jié)體。此外,對(duì)鈦酸鋁燒結(jié)體進(jìn)行熱處理,也可明顯改善材料的性能。
(2)鈦酸鋁陶瓷的應(yīng)用
鈦酸鋁陶瓷作為一種特有的優(yōu)良抗熱震性、高耐火的無機(jī)非金屬材料,廣泛應(yīng)用于冶金、熱工、機(jī)械、化工等領(lǐng)域,如汽車及其他工業(yè)廢氣用的催化載體,高溫下使用的熱交換器、熱電偶套管、汽車排氣管、高溫快燒窯具、連續(xù)鑄鋼用的儲(chǔ)水灌、熔融合金用的坩堝等。