Page 98 - 机械工程材料2025年第三期

谢历：陶瓷封装浇注料在高温电磁线圈上的应用

因于―OH基团（包括自由水、羟基及氢键结合水
等）的伸缩振动，波数1 649 cm −1 处的吸收峰归因于
―OH的弯曲振动 ［19］ ，波数1 431 cm −1 附近的吸收峰
归因于有机分散剂―CH 3 、―CH 2 的弯曲振动 ［20-21］ ，

波数1 318 cm −1 附近的吸收峰归因于Si―O―Si的
不对称伸缩振动，波数984 cm −1 附近的吸收峰归因
于Al―O―Al的伸缩振动，波数567 cm −1 处的吸收
峰归因于O―Al―O的对称弯曲振动 ［22］ 。由图3可知，
高温煅烧后陶瓷封装浇注料中水分子和有机分散剂 图 4 陶瓷封装浇注料的 TG-DSC 谱
Fig. 4 TG-DSC spectra of ceramic encapsulated castable
对应的特征吸收峰明显减弱甚至消失，仅存在Al 2 O 3
和SiO 2 分子基团的特征吸收峰，说明无机成分在高 2.4 陶瓷封装浇注料的封装性能
温煅烧后仍保持稳定。 经550 ℃煅烧后，填充的陶瓷封装浇注料将陶瓷
骨架线轴与轴筒黏结在一起，形成密封的整体结构。
由图5可以看出，陶瓷封装浇注料填充在骨架线轴
与轴筒的间隙中，无明显的断裂现象，说明陶瓷封装
浇注料在高温煅烧过程中具有较小的体积收缩。由
图6可以看出：煅烧前陶瓷封装浇注料中溶剂挥发
并固化形成均匀涂层，涂层表面颗粒疏松，且存在
大量微孔，但未发现明显裂纹；550 ℃煅烧后涂层表
面颗粒结合紧密，形成明显的烧结形貌，且无裂纹产
图 3 陶瓷封装浇注料高温煅烧前后的 FTIR 谱 生，但是表面仍存在大量孔洞，这是由于烧结温度较
Fig. 3 FTIR spectra of ceramic encapsulated castable before and 低，未形成完全烧结，因内部气体逸出而形成孔洞。
after high-temperature calcination
可知，陶瓷封装浇注料与陶瓷骨架间具有良好的黏
2.3 陶瓷封装浇注料的热稳定性 结性能，可将骨架部件黏结在一起形成整体结构。
由图 4 可以看出，陶瓷封装浇注料的质量在
2个温度区间内有较大的损失：第一个温度区间是
30~230 ℃， 该区间2.5%的质量损失主要是由陶瓷
封装浇注料受潮所吸收的水分蒸发以及有机分散剂
等有机物的分解引起的，质量下降速率较快的温度
为DTG曲线中波峰和波谷对应的温度，即121.2 ℃
和 206.1 ℃； 第二个温度区间是 230~500 ℃，这个
区间内1.5%的质量损失主要是由黏结剂的分解造
成的，下降速率最快的温度为338.4 ℃。当温度高 图 5 陶瓷封装浇注料封装陶瓷骨架的宏观形貌
于500 ℃时，陶瓷封装浇注料的质量变化率不超过 Fig. 5 Macromorphology of ceramic framework encapsulated by
ceramic encapsulated castable
0.5%，并逐渐趋于稳定。随着温度的升高，陶瓷封
装浇注料的DSC曲线先在101.4 ℃处形成一个放热 由图7可以看出：电磁线石英纤维排列比较松
峰，主要由水的受热蒸发所形成；在174.5 ℃处形成 散，相邻纤维间具有较大空隙，且纤维出现了大量的
一个小的放热峰，其产生的原因主要是有机分散剂 断裂现象；涂敷陶瓷封装浇注料的石英纤维表面存
的热分解；在396.7 ℃处形成一个宽的吸热峰，其产 在许多纳米Al 2 O 3 小颗粒，纳米Al 2 O 3 具有较小的粒
生的原因主要是黏结剂的分解。可知，陶瓷封装浇 径，涂敷在石英纤维层外侧并渗透到石英纤维间隙
注料中主体成分Al 2 O 3 和SiO 2 具有较好的高温稳定 之间，从而形成紧密结构。在高温煅烧后，陶瓷封装
性，在高温过程中未发生相变行为，说明陶瓷封装浇 浇注料与石英纤维黏结形成耐高温保护层，结构更
注料具有较高的耐温等级。 加紧密，可防止石英纤维断裂。

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