硅溶胶添加对氧化铝多孔陶瓷烧结性能的影响

以煅烧α-Al2 O3粉末为原料,硅溶胶为高温结合剂,羧甲基纤维素钠为成型黏结剂,通过混料、困料、模压成型、高温烧结等工序制备氧化铝多孔陶瓷,利用SEM和XRD对多孔陶瓷微观形貌和晶体结构进行测试,并对多孔陶瓷的线收缩率、体积密度、显气孔率和抗弯强度进行表征,系统地研究硅溶胶添加对氧化铝多孔陶瓷高温烧结特性的影响.结果表明:低温下硅溶胶的热解产物石英型SiO2将氧化铝颗粒黏结起来,形成物理黏结,能提高多孔陶瓷的力学性能;烧结温度达1500℃时,SiO2开始与氧化铝反应形成莫来石,莫来石结合相的生成使得氧化铝多孔陶瓷趋于致密,力学性能优异,抗弯强度可达(105.5±8.0)MPa;随烧结温度的升高莫来石生成量增多,导致氧化铝多孔陶瓷的体积膨胀,进而使得孔隙率增大,力学性能降低.烧结温度介于1400～1500℃之间时,可以得到微观结构合理、力学性能优异、孔隙率适中的氧化铝多孔陶瓷.     

基于激光选区烧结的煤系高岭土多孔陶瓷的制备及其性能

以煤系高岭土为原料,采用激光选区烧结(SLS)技术制造复杂结构的多孔陶瓷,研究SLS工艺参数和烧结温度对煤系高岭土多孔陶瓷性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征煤系高岭土多孔陶瓷的物相组成和显微形貌。结果表明:煤系高岭土/环氧树脂E12复合粉末SLS成型效果良好;当激光功率为5W,扫描速率为2000mm/s,扫描间距为0.13mm,单层层厚为0.15mm时,陶瓷素坯可获得最佳的成型质量,其尺寸误差(Z方向),相对密度和抗弯强度分别为10.43%,37.89%和0.984MPa。随着烧结温度的升高,煤系高岭土多孔陶瓷的收缩率和抗弯强度逐渐增大,而显气孔率则逐渐减小;当烧结温度为1450℃时,煤系高岭土多孔陶瓷具有较高的显气孔率和抗弯强度,分别为44.55%和6.1MPa。煤系高岭土多孔陶瓷的主晶相为莫来石,具有典型的三维网络骨架结构。     

碳化硅多孔陶瓷气孔率和强度影响因素

研究了陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对高温气体过滤用碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响. 利用X射线衍射测试了多孔陶瓷烧结后的物相组成. 陶瓷粘结剂含量的增加使碳化硅多孔陶瓷的气孔率快速下降, 在陶瓷粘结剂含量15wt%时, 碳化硅多孔陶瓷可具有较高的气孔率(37.5%)和抗弯强度(27.63MPa). 随着碳化硅颗粒粒径从300?m减少到87um, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度可同时提高, 气孔率从35.5%增加到了42.4%, 而抗弯强度从19.92MPa增加到了25.18MPa. 碳化硅多孔陶瓷的烧结温度从1300℃增加到1400℃过程中, 其气孔率从38.7%迅速下降到35.4%, 而其抗弯强度一直在27MPa左右, 没有大幅变化, 所以该多孔陶瓷的烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点(1300℃)附近, 不宜过高.     

微波热效应陶瓷材料性能研究

采用常压烧结法合成了Fe2O3-莫来石微波热效应陶瓷材料,并对材料的抗弯强度、抗热震性能及介电性能进行了研究.结果表明,随烧结温度由1250℃升高至1350℃,烧结样品中残留的刚玉相减少,微波热效应陶瓷材料的体积密度、抗弯强度显著增大,相对介电常数随Fe2O3含量增加而增大,气孔率适中.在最佳烧结温度1350℃,氧化铁含量为30％,莫来石理论含量为70％条件下,制备的微波热效应陶瓷材料的体积密度为2.185g/cm3,抗压强度为77MPa,相对介电常数适中,满足微波热效应陶瓷性能要求.     

不同铝源制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷及性能研究

以碳化硅(SiC)和不同铝源(多孔Al2O3/纳米Al2O3/Al(OH)3)为起始原料,通过原位反应结合工艺制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷。主要研究了不同铝源及温度对多孔陶瓷抗弯强度、气孔率、线性伸缩率等性能的影响,并采用XRD和SEM分析表征了样品的物相组成与断面形貌。结果表明:以多孔Al2O3为铝源,在1450℃下保温3h制备的碳化硅多孔陶瓷的综合性能最优,其强度为58 MPa,气孔率为41.9%;烧结温度对3种铝源所制备的多孔陶瓷具有相同的影响,随着温度的升高,强度逐渐升高,气孔率逐渐降低,线性收缩率逐渐增大。     

烧结温度对SiC/莫来石复相多孔陶瓷的影响

以高岭土、SiC粉末、Al2O3粉末为主要原料,采用添加造孔剂法制备了SiC/莫来石复相多孔陶瓷,探讨了烧结温度对多孔陶瓷的气孔率、体积密度、抗折强度等的影响。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征了样品的物相组成与断面形貌。结果表明,以淀粉为造孔剂,在1350℃下保温2h制备的样品综合性能最佳,其孔隙率为31.40%,抗折强度达到42.50MPa。     

利用工业废弃微硅粉制备多孔莫来石陶瓷

以微硅粉和氧化铝粉为主要原料,采用凝胶注模工艺和无压烧结法制备了多孔莫来石陶瓷材料。研究了原料配比和烧结温度对莫来石形成、多孔莫来石陶瓷显微结构和性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学性能测定等手段表征了制备的多孔莫来石陶瓷。结果表明:烧结温度和Al2O3/SiO2配比是影响莫来石合成的主要因素;从1300℃开始,微硅粉中的SiO2就与Al2O3发生反应,生成莫来石晶相,到1450℃时样品中莫来石含量达到最高;微硅粉适当过量有利于提高莫来石相的纯度,当Al2O3/SiO2物质的量比为3∶2.5时,合成的莫来石纯度高达90%,密度为2.51g/cm3,气孔率为20.56%,抗压强度为260.93MPa。     

凝胶浇注结合固相烧结制备具有多级孔结构的碳化硅陶瓷

以Isobam作为胶凝剂, 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为泡沫稳定剂和造孔剂, 结合固相烧结制备出具有多级孔结构的碳化硅陶瓷, 并研究了PMMA添加量、球磨机转速以及烧结温度对多孔陶瓷结构及性能的影响。结果表明: 当球磨机转速为220 r/min、烧结温度为2100℃时, 随着PMMA添加量由5wt%增加到20wt%, 发泡过程受到抑制, 但是泡沫的稳定性增强, 所得多孔陶瓷的气孔率在51.5%~72.8%之间, 压缩强度介于7.9~48.2 MPa之间; 当PMMA加入量为20wt%时, 随着球磨机转速由220 r/min增大到280 r/min, 加剧了浆料的发泡过程, 2100℃烧结所得多孔陶瓷的气孔率逐步增大, 气孔孔径变大; 当球磨机转速为220 r/min, PMMA加入量为20wt%时, 随着烧结温度的升高, 气孔率逐渐降低, 力学性能有所提高。     

液态硅树脂对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响

航空发动机上的叶片是航空发动机的"心脏"部件,叶片性能的好坏对航空发动机的性能起决定性作用。高性能空心叶片的制备对生产综合性能高的陶瓷型芯提出了更高的要求。以球形氧化铝粉末为基体材料,液态硅树脂为粘结剂,利用干压法制备陶瓷型芯素坯并使用管式电炉在空气气氛中烧结。系统研究了不同烧结温度和液态硅树脂含量对陶瓷型芯相组成、显微组织和烧结性能的影响。结果表明,添加液态硅树脂对陶瓷型芯抗弯强度、线性收缩率、显气孔率和体积密度影响显著。相同烧结温度下,陶瓷型芯样品线性收缩率和抗弯强度随液态硅树脂量的增大而增大,而显气孔率和体积密度则相应减小。当液态硅树脂质量分数为0.8%时,陶瓷型芯显气孔率和体积密度变化最为稳定,线性收缩率也能保证良好的尺寸精度;当烧结温度为1550℃时,抗弯强度达到最大值50.76 MPa。     

原位反应结合多孔Si3N4陶瓷的制备及其介电性能

以氮化硅(Si₃N₄)和氧化铝(Al₂O₃)为起始原料, 利用原位反应结合技术制备Si₃N₄多孔陶瓷. 研究烧结温度和保温时间对Si₃N₄多孔陶瓷的微观结构、力学性能以及介电性能的影响. 结果表明: 烧结温度在1350℃以下, 保温时间<4h时, 随着烧结温度的升高, 保温时间的延长, 样品的强度和介电常数增大; 但条件超出这个范围, 结果刚好相反; 物相分析表明多孔陶瓷主要由Si3N4和Al₂O₃以及Si₃N₄氧化生成的SiO₂(方石英)组成. 所制备的多孔Si₃N₄陶瓷的气孔率范围为25.34%～48.86%, 抗弯强度为34.77～127.85MPa, 介电常数为3.0～4.6, 介电损耗约为0.002.     

多孔铝基陶瓷型芯的制备及其性能

为了解决铝基陶瓷型芯难于烧结和不易脱芯的难题, 在样品中加入了一定量的SiO₂. 利用干压法制备了多孔氧化铝基陶瓷型芯样品, 研究了不同SiO₂的添加量、烧结温度和保温时间对样品性能的影响. 研究结果表明: 经1500℃烧结保温2 h和1600℃烧结降温2 h的样品, 其线收缩率变化不大. 经1700℃烧结保温2 h的样品, 由于SiO₂的挥发导致样品的气孔率升高, 抗弯强度明显降低. 经1500℃烧结保温2 h的样品综合性能最好, 当SiO₂添加量为10wt%时, 样品的线收缩率为1.1%, 抗弯强度为63 MPa, 气孔率为35.5%, 体积密度为2.29 g/cm³; 当保温时间≥4 h时, 其线收缩率、抗弯强度、气孔率和体积密度变化不大, 有望成为高温型芯的候选材料.     

低温烧结Ca0.6La0.8/3TiO3-Li0.5Nd0.5TiO3微波介质陶瓷

研究了复合烧结助剂ZnO-B2O3-SiO2(ZBS)玻璃和LiF添加量对Ca0.6La0.8/3TiO3-Li0.5Nd0.5 TiO3(CLLNT)陶瓷相结构、烧结特性及介电性能的影响.加入复合烧结助剂(ZBS玻璃和LiF)后,CLLNT陶瓷的烧结温度从1400℃降至1000℃;当ZBS玻璃的添加量为4%(质量分数,下同)、LiF的添加量小于3%时,CLLNT陶瓷样品中没有发现第二相,主晶相仍为斜方钙钛矿结构;当ZBS玻璃的添加量为4%、LiF的添加量为1%时,CLLNT陶瓷在1000℃烧结3h获得最佳性能,介电常数εr=97,Q×f=1286GHz,TCF=43×10-6/℃(4GHz).     

基于硅藻土多孔微珠的多孔陶瓷制备及过滤性能研究

采用硅藻土多孔微珠和玻璃粉多孔微珠为原料,通过干压成型的方法制备多孔陶瓷坯体,经干燥、烧结后得到多孔陶瓷。研究了烧结温度对其开气孔率,比表面积,中位孔径,抗压强度和晶相的影响,并研究了其对细菌总数及浊度色度的过滤效果。研究表明,经800℃煅烧的多孔陶瓷抗压强度为(1.91±0.09) MPa,中位孔径为7.4μm,比表面积为2.9 m~2/g,开气孔率可达75%,有利于水通量的提高。对菌落总数的截留效率达到99%以上,过滤后水的浊度,色度达到生活饮用水卫生规范,其有望应用于自来水厂的深度处理工艺及终端水处理设备中的粗滤内芯,具有良好的应用前景。     

莫来石含量对钙长石/莫来石复相多孔陶瓷组织结构与性能的影响

以CaCO₃、SiO₂、α-Al₂O₃为原料, 采用泡沫注凝法制备了不同莫来石含量的钙长石/莫来石复相多孔陶瓷, 研究了莫来石含量对复相多孔陶瓷的体积密度、气孔率、抗压强度、热导率及微观组织和结构的影响. 结果表明, 莫来石含量对气孔率有很大的影响, 烧结过程中液相出现引起的收缩是气孔率下降的主要原因; 在气孔率相近的情况下, 莫来石含量较高试样的抗压强度和热导率也较高, 致密的孔壁、长柱状的莫来石晶粒使得复相多孔陶瓷的抗压强度提高. 所制备的钙长石/莫来石复相多孔陶瓷的开口气孔率介于60.8%~75.2%, 抗压强度为12.94~36.95 MPa, 热导率为0.30~1.33 W/(m·K).     

以硅藻土为硅源制备SiC/堇青石复合多孔陶瓷的性能研究

以硅藻土为主要硅源,同时配合SiC、Al_2O_3、滑石粉末为主要原料,通过反应烧结技术制备SiC/堇青石复相多孔陶瓷,研究了不同原料配比对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的相组成、显微结构、抗弯强度、气孔率的影响,同时在得出最优配比组的基础上,研究石墨造孔剂的含量、碳化硅颗粒粒径、孔径分布等因素对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的影响。结果表明:当SiC与其余物料理论质量比为8∶2时,在1250℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其气孔率为37.721%,抗弯强度达到49.1887 MPa。     

废玻璃制备空心玻璃微珠性能与成品率研究

以废玻璃为原料,通过喷雾干燥法制备空心玻璃微珠坯体,再经烧结后得到空心玻璃微珠。研究了坯体粒径、发泡剂种类、烧结温度和送料风速对空心玻璃微球表面形貌和成品率的影响。结果表明,粒径分布较大是限制微珠成品率的重要因素,采用无机盐与有机物作为复合发泡剂可以增大发泡剂分解的温度范围,从而显著提高微珠坯体的发泡效率和成品率,随着烧结温度和送料风速的提高,微珠成品率呈现迅速增大然后逐渐减小的趋势。当发泡剂的含量为3%(质量分数),烧结温度为850℃,送料风速为1.6 m/s时,微珠成品率最高达到91%,成品微珠堆积密度为0.26 g/cm~3,真密度为0.55 g/cm~3,抗压强度为4 MPa。     

多孔蓄热材料基体的制备与性能研究

莫来石纤维多孔陶瓷以其高气孔率、优良的力学性能可作为复合蓄热材料的基体.讨论了不同浓度的偏磷酸铝粘结剂在不同处理温度下对多孔陶瓷孔隙率、容重及抗压强度的影响.结果表明,随粘结剂浓度的增大,抗压强度也提高,同时伴随着显气孔率的降低.粘结剂浓度为25%、处理温度为650℃时.可制备出显气孔率为83.93%、抗压强度为2.02MPa、显微结构均匀的莫来石多孔陶瓷基体.     

PA66纤维含量对多孔铝基陶瓷型芯气孔率的影响

为了解决氧化铝陶瓷型芯不易脱芯的难题,加入一定量的PA66纤维作为成孔材料,以热压注的方法制备多孔铝基陶瓷型芯。研究PA66纤维含量对铝基陶瓷型芯气孔率,室温抗弯强度和烧结收缩率的影响;分析PA66纤维含量对氧化铝陶瓷型芯气孔率的影响机理。结果表明:PA66纤维的加入显著提高了氧化铝陶瓷型芯的气孔率,有效延缓了型芯的烧结收缩;随着PA66纤维加入量的增多,氧化铝陶瓷型芯气孔率增大,室温抗弯强度和线收缩率均减小。当PA66纤维含量为0.9%(质量分数)时,氧化铝陶瓷型芯的气孔率为41.14%,抗弯强度为15.33 MPa,线收缩率为0.418%。     

CaO-TiO_2烧结助剂对SiC基复相材料烧结性能的影响

以质量分数30%Al2O3-70%SiC为基,外加2%~10%CaO-TiO2复合烧结助剂,制备了一系列SiC基复相材料。研究了不同的烧成温度和CaOTiO2含量对该复相材料烧结性能的影响。研究结果表明,1 400~1 500℃,随着烧结温度升高,烧结致密性明显提高。烧结温度为1 450℃时,试样基本致密。当烧结助剂达到10%(质量分数)时,显气孔率降至0.15%,陶瓷烧结致密。烧结助剂CaO-TiO2,α-Al2O3和方石英反应,在1 200℃已经生成CaAl2Si2O8,在1 300℃以后才开始生成CaTiSiO5,促进6H-SiC进一步氧化。烧结过程中,CaAl2Si2O8转化为玻璃相,在促进莫来石生成的同时也使试样致密。在1 500℃,复合材料的主晶相为6H-SiC和莫来石。     

建筑回收物制备多孔陶瓷材料及其性能表征

以建筑垃圾为主要原料,Al_2O_3为铝源,AlF_3为晶须催化剂,MoO_3为烧结助剂,成功制备了钙长石-莫来石-刚玉多孔陶瓷。采用XRD和SEM分析了多孔陶瓷材料的物相组成及形貌,研究了在烧结温度1 350℃条件下,不同保温时间对多孔陶瓷材料开口孔隙率、孔径分布的影响,以及钙长石-莫来石-刚玉多孔陶瓷的双轴弯曲强度和油水分离性能。结果表明,当AlF_3含量为12%(质量分数)、MoO_3含量为4%(质量分数)时,在烧结温度1 350℃下,保温2 h,制备的钙长石-莫来石-刚玉多孔陶瓷性能最优。孔隙率分析可知,保温时间为2 h时,有利于原料中氧化铝相和玻璃相莫来石化,增加莫来石相的含量;此时多孔陶瓷材料具有46%的开口孔隙率,且样品中莫来石晶须的大量生长造成晶须之间的尺寸较为一致,使得样品的开孔孔隙孔径大小比较集中,比较适合进行油水分离。力学性能分析表明,保温时间为2 h时,样品的双轴弯曲强度为68 MPa,机械性能良好。油水分离性能研究表明,在不同的膜压差下,样品的油乳拦截率均能达到97%～99%,多孔陶瓷膜具有较好的油乳分离性能。