石墨烯与氧化铝陶瓷基复合材料的性能研究
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ห้องสมุดไป่ตู้
陶 瓷 Ｃｅｒａｍｉｃｓ．
（特种陶瓷）２０１８年０１月
石星 烯 与 蠡 化铝 陶瓷 基 复 合 材料 的 吁生雒 研 奔
赵 旭 东
（陕西金 泰氯 碱 化工有 限公 司 陕 西 榆林 ７１８１００）
摘 要 笔 者 通 过 多种 方 法 制 备 石 墨 烯 ，并 分 别 将 不 同方 法 制 备 的 石 墨 烯 与 氧 化 铝 混 合 得 到 新 型 复 合 陶 瓷 ，进 一 步 扩 展 了石 墨 烯 的研 究 和 应 用 范 围 。通 过 研 究 不 同烧 结 工 艺 对 石 墨 烯 ＡＩ Ｏ。复合 陶 瓷 材 料 摩 擦 磨 损 、硬 度 、致 密 度 、物 相 组 成 和 微 观 组 织 的影 响规 律 ，在 提 高 Ａ１ Ｏ 基 陶 瓷 材 料 力 学 性 能 的 同 时 ，对 氧 化 铝 基 陶 瓷 材 料 的 制 备 工 艺 进 行 优 化 ，减 少 了 Ａ１ Ｏ 基 陶 瓷 材 料 烧 结 能 耗 、缩 短 了制 备 周 期 、从 而 降低 了生 产成 本 。其 不 同 的 补 强 作 用 机 理 ，为进 一 步 研 究石 墨 烯 氧 化 铝 复 合 陶瓷 材 料 以及 提 高 Ａｌ ０。基 陶瓷 材 料 的力 学 性 能提 供 了 一 定 的 理 论 指 导 。 同 时 我 们 还 通 过 控 制 石 墨 烯 的 制 备 方 法 ，在 不 同 烧 结 工 艺 条 件 下 烧 结 制 备 石 墨 烯 氧 化 铝 复 合 陶 瓷材 料 ，并 对 其 进 行 测 试 分 析 ，对 于 促 进 Ａ１ｚＯ ｓ基 陶 瓷 材 料 的 发 展 同样 具 有 重 要 的 理 论 意 义 与 实 际 应 用 价 值 。 关键 词 石 墨 烯 陶 瓷 材 料 烧 结 工 艺 补 强 作 用 力 学 性 能 中 图 分 类 号 ：ＴＱ１７４．７５ 文 献 标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００２—２８７２（２０１８）０１— ００６４— ０８
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｇ ｒａｐｈｅｎｅ ａｎｄ Ａｌｕｍ ｉｎａ Ｃｅｒａｍ ｉｃ Ｍ ａｔｒｉｘ Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ
Ｚｈａｏ Ｘｕｄｏｎｇ （Ｓｈａａｎｘｉ Ｊｉｎｔａｉ Ｃｈｌｏｒ— ａｌｋａｌｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｉ ｔｄ，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｙｕｌｉｎ，７１８１００）
－ｇ －ａ－－
制备 粉 体是 陶瓷 材料 加工 的第一 步 ～ 。粉 体 的 制备 方 法有 很多种 ，主要 分 为 物 理 制 备 法 和化 学 合 成 法 。物 理制 备法 又包 括 ：机 械 粉 碎 法 、雾 化 法 （熔 融 液 体 或高 浓度 溶液 ）、气 化 或 蒸发 一冷 凝 法 等 ，其 在 制 粉 讨 程 中一般 只发牛 物态 变 化 不 发生 化 学 变化 ，物 理 制
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ。ｇｒａｐｈｅｎｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｍ ｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｎｄ ａｌｕｍ ｉｎａ ｗ ｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒ— ｅｎｔ Ｆｎｅｔｈｏｄｓ ｔＯ ｏｂｔａｉｎ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅ ｃｅｒａｍ ｉｃ， ｗｈｉｃｈ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ＡＩ２ ０ ３ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｅｒａｍ ｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｒ， ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｄｅｎｓｉｔｙ， ｐｈａｓｅ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＡＩ２ Ｏ ａ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｅｒａｍ ｉｃ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍ ｅ ｔｉｍ ｅ， ｔｏ ｏｐｔｉｍ ｉｚｅ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｌｕｍ ｉｎａ ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍ ｉｃ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ， ｒｅｄｕｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎ— ｓｕｍ ｐｔｉｏｎ．ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｏｆ Ａ １２ Ｏ ３ ｃｅｒａｍ ｉｃ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｗ ｅｒｅ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ ｔｈｅ ｃｙｃｌｅ。ｔｈｕｓ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃＯｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｐ— ａｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｏｍ ｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｌｕｍ ｉｎａ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅ ｃｅｒａｍ ｉｅ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍ ｐｒｏｖｅｍ ｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａ ｌａ Ｏ ３ ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍ ｉｃ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｗ ｅ ａｌｓｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ， ｇｒａｐｈｅｎｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｌｕｍ ｉｎａ ｃｅｒａｍ ｉｃ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔＯ ｐｒｏｍ ｏｔｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｏｆ Ａ ｌｅ Ｏ ａ ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍ ｉｃ ｍ ａｔｅｒｉａｌ ａｌｓｏ ｈａｓ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｇｒａｐｈｅｎｅ；Ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
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赵 旭 东
（陕西金 泰氯 碱 化工有 限公 司 陕 西 榆林 ７１８１００）
摘 要 笔 者 通 过 多种 方 法 制 备 石 墨 烯 ，并 分 别 将 不 同方 法 制 备 的 石 墨 烯 与 氧 化 铝 混 合 得 到 新 型 复 合 陶 瓷 ，进 一 步 扩 展 了石 墨 烯 的研 究 和 应 用 范 围 。通 过 研 究 不 同烧 结 工 艺 对 石 墨 烯 ＡＩ Ｏ。复合 陶 瓷 材 料 摩 擦 磨 损 、硬 度 、致 密 度 、物 相 组 成 和 微 观 组 织 的影 响规 律 ，在 提 高 Ａ１ Ｏ 基 陶 瓷 材 料 力 学 性 能 的 同 时 ，对 氧 化 铝 基 陶 瓷 材 料 的 制 备 工 艺 进 行 优 化 ，减 少 了 Ａ１ Ｏ 基 陶 瓷 材 料 烧 结 能 耗 、缩 短 了制 备 周 期 、从 而 降低 了生 产成 本 。其 不 同 的 补 强 作 用 机 理 ，为进 一 步 研 究石 墨 烯 氧 化 铝 复 合 陶瓷 材 料 以及 提 高 Ａｌ ０。基 陶瓷 材 料 的力 学 性 能提 供 了 一 定 的 理 论 指 导 。 同 时 我 们 还 通 过 控 制 石 墨 烯 的 制 备 方 法 ，在 不 同 烧 结 工 艺 条 件 下 烧 结 制 备 石 墨 烯 氧 化 铝 复 合 陶 瓷材 料 ，并 对 其 进 行 测 试 分 析 ，对 于 促 进 Ａ１ｚＯ ｓ基 陶 瓷 材 料 的 发 展 同样 具 有 重 要 的 理 论 意 义 与 实 际 应 用 价 值 。 关键 词 石 墨 烯 陶 瓷 材 料 烧 结 工 艺 补 强 作 用 力 学 性 能 中 图 分 类 号 ：ＴＱ１７４．７５ 文 献 标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００２—２８７２（２０１８）０１— ００６４— ０８
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｇ ｒａｐｈｅｎｅ ａｎｄ Ａｌｕｍ ｉｎａ Ｃｅｒａｍ ｉｃ Ｍ ａｔｒｉｘ Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ
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制备 粉 体是 陶瓷 材料 加工 的第一 步 ～ 。粉 体 的 制备 方 法有 很多种 ，主要 分 为 物 理 制 备 法 和化 学 合 成 法 。物 理制 备法 又包 括 ：机 械 粉 碎 法 、雾 化 法 （熔 融 液 体 或高 浓度 溶液 ）、气 化 或 蒸发 一冷 凝 法 等 ，其 在 制 粉 讨 程 中一般 只发牛 物态 变 化 不 发生 化 学 变化 ，物 理 制
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