1. 研究目的与意义（文献综述）

随着工艺技术的不断革新，尤其在汽车工业、航空工业等领域，对同时具有优良的耐高温和抗热震性陶瓷材料的需求愈来愈迫切。低热膨胀系数陶瓷具有高熔点，低热导率以及优良的抗热震性等特点，是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种,广泛应用于汽车尾气排放、工业废气处理、等方面。因此，研究低热膨胀系数陶瓷的制备与性能具有重大的意义，不仅能节能减排降低大气污染，符合环保要求，还能高效利用资源，降低成本，提高经济效益。

钛酸铝陶瓷是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种,但它本身也存在两大致命弱点 : 一是本身热膨胀系数的各向异性造成其内部出现大量的微裂纹, 显著地降低了自身强度 ; 二是在 750～1300℃温度范围内易分解失去其低膨胀性 ,但通过添加稳定剂(如氧化镁、氧化铁 、氧化铈、氧化硅、氧化钇、莫来石微粉等) ,控制关键性的工艺参数(如烧成温度)或制作成复合材料的方法等基本上能克服此缺点, 从而使该材料具有较长的使用寿命。

添加稳定剂是提高钛酸铝陶瓷低热膨胀性能比较有效的办法，y.x.huang通过实验证明，样品成分中添加3％sio2的机械强度比未添加sio2的样品增强了3倍，而且还会相应的保持一个相对低的热膨胀系数。桑月侠等人通过添加复合稳定剂(zro2、zno、mgo、y2o3、la2o3的摩尔比为1∶1∶1∶2∶2) 来拟制al2tio5的分解，获得热稳定性良好的低膨胀钛酸铝陶瓷材料。实验结果表明，当复合稳定剂含量为25wt.%，烧成温度为1550℃，保温时间为3h时制备的钛酸铝陶瓷性能最佳。其热膨胀系数为0.86×10(-6）/℃，比无稳定剂的钛酸铝陶瓷降低了35.8%；抗弯强度为48.3mpa，比无稳定剂的钛酸铝陶瓷提高了36.9%。为了制备热膨胀系数低、力学性能优良的钛酸铝陶瓷，日本的yutaka ohya等人研究了mgo与y2o3、la2o3、nb2o5共掺杂的情况。发现加入氧化镁可降低钛酸铝的形成反应温度，防止定向晶区的形成。液相烧结在1500℃的mgo-la2o3掺杂陶瓷导致少量长晶粒的形成，其长度约为130μm。这种微观结构在弯曲试验期间产生了较高的抗裂纹扩展能力。晶粒拔出和晶粒桥接机制以及裂纹偏转和分支导致了高电阻。观察到该陶瓷的低热膨胀系数为0.7 x 10（-6）/deg。氧化镁-y2o3的共掺杂导致了较高的弯曲强度和较低的热膨胀系数。在1500℃液相烧结条件下，共掺杂mgo-nb2o5使晶粒长大，力学性能较差。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

1. 了解低热膨胀系数陶瓷制备的基本方法、原料及性能要求，确定合适的技术路线。

2. 进行材料的组成设计。确定材料的基础组成，选择添加剂的种类。

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   3. 研究计划与安排

   第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文文献的翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

   第3－10周：根据研究的技术路线，确定试验方案，并进行相关的试验研究。

   第11-13周：根据材料结构和性能要求，制备合成目标产物，进行材料组成、

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   4. 参考文献（12篇以上）

   1. 赵浩，李海舰.低热膨胀钛酸铝陶瓷的制备及应用现状[j].陶瓷，2005，7：30-33.

   2. 桑月侠，刘维良，郑乃章，曾小军.复合稳定剂对钛酸铝陶瓷性能的影响[j].中国陶瓷工业，2015，22（2）：14-16.

   3. 陈桂华，杨辉，抗热震陶瓷研究进展[j].2007，21：441-443 449.

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