有机–无机混杂纤维改性氧化铝基陶瓷型芯孔隙–强度协同强化机制

作者：芦刚; 罗龙华; 陈晓; 严青松; 于航; 陈义斯; 郭永光

来源：硅酸盐学报, 2024, 52(01): 180-188.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20230374

• 氧化铝
• 陶瓷型芯
• 纤维增强
• 多孔陶瓷

为解决高孔隙铝基陶瓷型芯强度不足的问题，向陶瓷浆料中混杂不同比例的短切尼龙有机纤维(Nsf)与短切无机氧化铝纤维(Asf)，采用热压注成型法制备高孔隙高强度氧化铝基陶瓷型芯。结果表明：Nsf氧化烧失显著增加型芯气孔率。Asf通过脱黏、拔出、断裂等机制有效消耗裂纹扩展能，提高型芯抗弯强度。当Nsf/Asf质量分数（w）比为6:7(w(Nsf)=0.90%,w(Asf)=1.05%)时，氧化铝基陶瓷型芯具备最佳的综合性能，当其抗弯强度为20.1 MPa，显气孔率达到43.31%，线收缩仅为0.2%，可满足精铸需求。因此，调配有机–无机纤维比例，能有效增加型芯孔隙率还可以弥补纤维氧化烧失导致的强度损失，显著降低了型芯收缩，保证型芯尺寸精度和烧结成型率。