1、本文采用溶膠-凝膠法研究探討了制備不對稱結(jié)構(gòu)的Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2四元復(fù)合陶瓷薄膜的工藝技術(shù)，采用DTA/TG、XRD、FT-IR、SEM、AFM及EPMA等現(xiàn)代測試方法來測試了薄膜的晶相組成、凝膠膜在熱處理過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化、微觀形貌及元素分布，分析了其性能與組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，探討了溶膠制備機(jī)理及成膜機(jī)理。 本實驗用α-Al2O3、煅燒蘇州土和蘇州土為原料、添加不同量的成孔劑經(jīng)1350℃燒成，保溫1h得到

2、不同孔隙率的Al2O3陶瓷基體。采用干法和濕法球磨兩種方法制備陶瓷基體坯料。實驗發(fā)現(xiàn)濕法球磨粉料的平均粒徑比干法的平均粒徑小，且球磨時間越長粉料的粒徑分布越窄，最可幾粒徑越小，在相同的燒成溫度下濕法制備的基體的孔隙率比干法的小。 實驗以硝酸鋁[Al(NO3)3·9H2O]、正硅酸乙酯[Si(OC2H5)4]、氧氯化鋯[ZrOCl2·8H2O]和鈦酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]為主要原料制備Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO

3、2復(fù)合溶膠。由于各自的水解速度不同，故采用分步水解法制備復(fù)合溶膠。實驗中用氨水作沉淀劑通過多次抽濾去除NO3-離子，再用HNO3作為膠溶劑制得透明的勃姆石溶膠。采用檸檬酸法制備TiO2溶膠，通過控制前驅(qū)液中螯合劑與金屬離子摩爾比、pH值、溫度等，形成可溶性螯合物，用這種方法制備的TiO2溶膠pH在5.5～6.0之間，溶膠的穩(wěn)定性能好。在制備Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2時，由于ZrOCl2水解溶液的pH＜1，既可起到膠溶劑的作

4、用，又不引入雜質(zhì)離子，故實驗用ZrOCl2·8H2O的預(yù)水解溶液作為催化劑制備了組分比為4：1：1：1和2：1：1：1的四元復(fù)合溶膠，其pH=6.0～7.0。 采用浸漬提拉的方法涂膜，通過控制PVA水溶液添加量、復(fù)合溶膠的粘度、提拉速度、涂膜次數(shù)并選擇合適的干燥制度和熱處理制度等工藝參數(shù)制備了無裂紋的Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2復(fù)合薄膜。實驗發(fā)現(xiàn)用分級干燥法能有效地降低凝膠膜在干燥階段開裂，采用多次涂膜-干燥，再焙燒

5、的熱處理制度能得到多孔無裂紋的薄膜。 通過測試發(fā)現(xiàn)，復(fù)合陶瓷薄膜的晶相組成隨溶膠組分改變而不同，組分比為Al：Si：Zr：Ti=4：1：1：1薄膜的主晶相是ZrTiO4和3Al2O3·2SiO2；組分比為Al：Si：Zr：Ti=2：1：1：1薄膜的主晶相是四方相的ZrO2和3Al2O3·2SiO2。SEM分析發(fā)現(xiàn)，在基體表面有一層厚度約為1～2μm的薄膜，從表面看膜較致密且無裂紋，孔徑分布窄，從斷面可以看到有梯度分布的孔結(jié)構(gòu)。A