以PMMA为造孔剂的凝胶注模工艺制备多孔Al2O3陶瓷

以Al_2O_3为原料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球为造孔剂、异丁烯/马来酸酐共聚物(Isobam104)为胶凝剂和分散剂、一水柠檬酸(CA)作为稳定剂,采用凝胶注模与造孔剂相结合的方法制备出多孔Al_2O_3陶瓷。研究了分散胶凝剂、稳定剂含量对浆料流变性能的影响,以及造孔剂添加量、不同烧结温度对多孔Al_2O_3陶瓷气孔率和抗压强度的影响。结果表明:制备的多孔Al2O3陶瓷具有均匀的多孔结构,平均孔径为4μm左右;当造孔剂含量从10%(质量分数)增至50%时,多孔Al_2O_3陶瓷的气孔率从45.53%上升至64.98%,抗压强度从31.74 MPa下降至9.83 MPa;当烧结温度从1 500℃升高至1 650℃时,多孔Al_2O_3陶瓷的气孔率从60.31%下降至47.81%,抗压强度从9.00 MPa上升至54.75 MPa。     

凝胶注模-发泡法制备煤矸石多孔吸声材料的工艺研究

本文以煤矸石为基体组分，以十二烷基硫酸钠为发泡剂，以氯化铵为促凝剂，以硼砂为烧结助剂结合凝胶注模法及发泡法制备了多孔吸声材料，并研究了水固比、胶凝剂含量和烧结温度等因素对浆料黏度和多孔吸声材料显气孔率、吸声系数以及抗折强度的影响，最终制得显气孔率为49.54%、1 600 Hz频段吸声系数为0.953、抗折强度为2.67 MPa的多孔吸声材料。结果表明：水固比对浆料的黏度和多孔吸声材料显气孔率、吸声系数以及抗折强度都有显著影响；胶凝剂含量主要影响材料的显气孔率，进而影响材料的抗折强度；烧结温度主要影响材料的孔径分布，进而影响材料不同频段的吸声系数。水固比0.35、胶凝剂含量35%(质量分数)、烧结温度700℃为最佳制备工艺参数。     

海藻酸钠冷冻干燥制备环保型直通孔多孔氧化铝陶瓷(英文)

将海藻酸钠、氧化铝混合制成的浆料定向冷冻,使水定向结冰成孔,再对坯体进行冷冻干燥,使冰升华留下的孔隙结构得以保存,制备具有直通孔结构氧化铝多孔陶瓷。气孔率为66.7%的多孔氧化铝陶瓷具有比传统氧化铝泡沫陶瓷高10倍的渗透率。利用固相体积含量25%的浆料制备的多孔陶瓷抗压强度达到16.03 MPa。通过在原料中加入天然无毒的海藻酸钠作为黏结剂,不仅使整个工艺过程和原料都环境友好,而且使干燥后的坯体具有一定强度,可以满足搬运和机加工的要求。通过控制浆料的黏度和流动性以及分散剂加入量,获得均匀的孔隙结构。此外,还研究了固相含量、烧结温度对气孔率、压缩强度及渗透率等性能的影响。随着固相含量从30%降低到20%,样品的气孔率从61%提高了到72%,而压缩强度从16.03 MPa下降到3.42 MPa,渗透率从0.19×10–11 m2提高到4.51×10–11 m2。随着烧结温度从1 300℃提高到1 500℃,材料的气孔率从69.72%下降到67.02%,而压缩强度从4.45 MPa提高到18.66 MPa,渗透率从4.51×10–11 m2下降到4.09×10–11 m2。     

高气孔率及高强度多孔氧化铝陶瓷的制备

在叔丁醇、丙烯酰胺、氧化铝组成的超低固相含量的浆料体系中,研究了分散剂、pH值等参数对浆料流变学性能的影响规律.采用柠檬酸作为分散剂、pH值约为6时,体积分数为10%的Al2O3浆料具有最低的黏度.利用叔丁醇极易挥发的特点,采用凝胶注模的工艺,制备了高气孔率及高强度的多孔氧化铝陶瓷,研究了固相含量和烧结温度对气孔率和压缩强度的影响规律,当气孔率为74%时,多孔氧化铝陶瓷的压缩强度在8MPa以上.     

分散工艺对注凝成型氧化铝陶瓷结构和性能的影响

采用自发凝胶体系注凝成型氧化铝陶瓷,研究了2种分散工艺对浆料的流变性、素坯的气孔率和孔径分布以及陶瓷的体积密度、抗弯强度和显微结构的影响。结果表明:与行星球磨分散的浆料相比,搅拌磨分散的浆料具有较低的黏度,素坯具有较低的气孔率和较小的孔径,烧结后的陶瓷显微结构更加均匀,晶粒尺寸更小,体积密度和抗弯强度更高。由搅拌磨分散的56%(体积分数)固含量浆料制备的坯体经1 600℃烧结后三点抗弯强度达到522 MPa,比相应行星球磨分散所制备的陶瓷高12%。     

烧结助剂Al_2O_3添加量对多孔氮化硅陶瓷特性的影响

采用稻壳和MgO-Al_2O_3-NaF复合烧结助剂成功制备出多孔氮化硅陶瓷。探索了烧结助剂Al_2O_3的添加量对试样线收缩率、显气孔率和强度的影响。结果表明,试样的线收缩率随烧结助剂Al_2O_3掺量的增加逐渐增大,显气孔率逐渐降低,抗弯强度提高。     

凝胶注模技术制备高强度多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模技术和无压烧结工艺制备高孔隙率、高强度多孔氮化硅陶瓷。研究了浆料固相含量对多孔氮化硅陶瓷坯体相对质量损失和收缩率的影响,测定了材料在烧结前后的物相组成,分析了浆料固相含量对多孔氮化硅陶瓷显微结构、孔隙率、弯曲强度及断裂韧性的影响。结果表明:随浆料固相含量增大,坯体相对质量损失率和收缩率减小,烧结后的多孔氮化硅陶瓷孔隙率由65.24%减小到61.19%;而弯曲强度和断裂韧性分别由93.91MPa和1.48MPa·m1/2提高到100.83MPa和1.58MPa·m1/2。长棒状β-Si3N4晶粒无规律的交错搭接和相互咬合是多孔氮化硅陶瓷在保持高孔隙率的同时具有高强度的主要原因。     

化学发泡法制备稳定胶态泡沫及超轻质Al2O3泡沫陶瓷

利用过氧化氢(H_2O_2)和催化剂二氧化锰(MnO_2)进行化学发泡,基于颗粒稳定泡沫技术,以表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为颗粒表面改性剂,用超低固相含量5%～10%(质量分数)的浆料制备了颗粒稳定泡沫。常温常压干燥后在1 430℃烧结2 h制备出闭孔结构的泡沫陶瓷,利用亚微米粉末为原料制备出一种可以与气凝胶相类似的多孔陶瓷材料,其气孔率为98.2%～99.0%。研究了固相含量、H_2O_2和MnO_2加入量对泡沫陶瓷的稳定性影响以及发泡倍率、强度以及孔径与气孔率相互关系。     

Al_2O_3纤维改善Al_2O_3基陶瓷型芯高温强度和烧结收缩

为改善凝胶注模Al_2O_3基陶瓷型芯的高温强度和烧结收缩,向陶瓷浆料中添加短切Al_2O_3纤维。首先研究了含纤维陶瓷浆料的粘度和充型性能,在此基础上探讨了纤维对型芯高温强度和烧结收缩率的影响。结果表明:纤维的最优添加量为1.5 wt%,型芯坯体能够充型完整,型芯1500℃高温强度和烧结收缩率分别为15.22 MPa和0.44%。纤维-基体界面脱粘和纤维断裂的综合作用,改善了型芯的高温强度,纤维对型芯材料烧结致密化的阻碍作用降低了型芯的烧结收缩率。     

凝胶注模制备碳化硼多孔陶瓷EI北大核心CSCD

以琼脂糖大分子为凝胶体系、聚丙烯酸为分散剂,采用凝胶注模工艺制备B4C坯体,经过1 800~2 000℃烧结,制备得到B4C多孔陶瓷。结果表明:pH值为7.5、分散剂含量为0.15%(体积分数)时,陶瓷浆料的稳定性和流动性最佳,制备得到固相含量为45%(体积分数)的低黏度陶瓷浆料。随着烧结温度升高,多孔陶瓷的通孔率下降,1 800℃烧结得到的块体通孔率为100%,气孔呈明显的单峰分布,孔径大小为1μm。多孔陶瓷的抗弯强度在60 MPa左右。Zr金属浸渗B4C多孔陶瓷后得到Zr C/Zr B2复合材料,其微观组织随渗层深度变化出现分层现象。     

凝胶注模制备氧化铝多孔陶瓷及性能研究

本文采用凝胶注模结合发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷.借助NDJ-1型旋转式粘度计、压汞仪、SEM等表征方法,研究了固相含量、pH值对浆料粘度的影响、以及多孔氧化铝陶瓷的孔径分布和断口形貌.在1650 ℃下烧成,制备出了体积密度在1.32～1.82 g/cm3、气孔率在54～67%、耐压强度在19.7～42.9 MPa之间的多孔氧化铝陶瓷.凝胶注模结合发泡法可以制备出性能优异的氧化铝多孔陶瓷.     

凝胶注模制备碳化硼多孔陶瓷

以琼脂糖大分子为凝胶体系、聚丙烯酸为分散剂,采用凝胶注模工艺制备B4C坯体,经过1 800~2 000℃烧结,制备得到B4C多孔陶瓷。结果表明:pH值为7.5、分散剂含量为0.15%(体积分数)时,陶瓷浆料的稳定性和流动性最佳,制备得到固相含量为45%(体积分数)的低黏度陶瓷浆料。随着烧结温度升高,多孔陶瓷的通孔率下降,1 800℃烧结得到的块体通孔率为100%,气孔呈明显的单峰分布,孔径大小为1μm。多孔陶瓷的抗弯强度在60 MPa左右。Zr金属浸渗B4C多孔陶瓷后得到Zr C/Zr B2复合材料,其微观组织随渗层深度变化出现分层现象。     

凝胶注模制备碳化钨多孔陶瓷

以甲基丙烯酰胺为单体、聚乙烯亚胺为分散剂,采用凝胶注模工艺制备WC坯体,经1 500℃保温2 h烧结,获得WC多孔陶瓷。结果表明:PEI含量为0.2%(质量分数)、pH值为9.5时,可以制备固相含量最高为45%(体积分数)的稳定WC浆料;多孔陶瓷孔径呈单峰分布;随着浆料固相含量从25%增加到45%,WC多孔陶瓷的孔隙率从61.8%(体积分数)下降到56.3%,WC多孔陶瓷的抗弯强度在20~40 MPa之间。     

高比强多孔Si_3N_4陶瓷透波材料的研究

通过采用Y_2O_3,Al_2O_3作为烧结助剂,气氛压力烧结工艺,成功地制备出了高强度多孔Si_3N_4陶瓷透波材料。通过SEM对材料微观结构进行了研究。实验结果表明:在适当的工艺下可以制得弯曲强度大于160 MPa,气孔率50%的多孔氮化硅陶瓷。并讨论了多孔氮化硅形成的机制和高强度的主要原因。     

硅藻土光固化成型浆料和多孔陶瓷的制备

本文成功开发了用于光固化成型的树脂基硅藻土浆料,系统探讨了分散剂种类、含量及固含量对硅藻土浆料流变特性的影响,并对其作用机理进行了分析,获得了用于光固化成型的高固含量、低黏度的硅藻土浆料,并采用3D陶瓷光固化设备制备了结构复杂的硅藻土多孔陶瓷。结果表明,BYK2009为硅藻土浆料的最佳分散剂,且当分散剂相对粉体质量为3%时,浆料黏度最低。成功制备出粉体体积分数为40%的硅藻土浆料,在剪切速率为30 s^-1时,硅藻土浆料黏度为17.30 Pa·s。在900 ℃烧结时得到显气孔率为51.30%、抗弯强度为(46.28±2.63) MPa的硅藻土多孔陶瓷。本研究为光固化成型具有复杂多级孔结构的硅藻土载体提供了参考。     

溶胶-原位凝胶法制备陶瓷结合剂金刚石砂轮的结构与性能

溶胶-凝胶法是一种新颖的原位凝固成型工艺。将硝酸盐溶液、Si O_2溶胶和表面改性金刚石颗粒混合,引入高效分散剂等途径制备出了低黏度高固含量的金刚石微粉浆料,原位凝固后坯体各部位密度具有很好的均匀性,制备的胚体在850℃/1.5h条件下烧结后得到金刚石砂轮,研究混合料浆中固含量对砂轮的微观结构以及表面粗糙度、抗弯强度和气孔率等性能的影响。结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的砂轮烧结体可达到理论密度的97%,基本实现致密化。Si O_2-Al_2O_3-Zn O-Na_2O-Li_2O-P_2O_5复合氧化物陶瓷结合剂晶化程度高,晶型完整;随混合料浆中固含量增加,砂轮的气孔率先降低后升高,而抗弯强度则先升高后降低,当固含量(体积分数)为60%时,砂轮的孔隙率和抗弯强度分别达到最小值(26.5%)和最大值(68MPa)。与传统粉末压制法相比,采用溶胶-凝胶原位法制备的砂轮,微观结构均匀,磨削后的硬质合金工件表面无较深划痕,工件的表面粗糙度为0.049μm,砂轮的抗弯强度和气孔率分别提高约33.8%和41.1%。     

造孔剂对粉煤灰-城市污泥多孔陶瓷性能的影响

以粉煤灰和城市污泥为主要原料,使用淀粉和稻壳为造孔剂,再辅以膨润土、无水硅酸钠为添加剂制备多孔陶瓷。对多孔陶瓷的性能进行了研究,采用XRD、SEM表征多孔陶瓷的微观结构。结果表明,使用稻壳和淀粉作造孔剂都能制备出具有一定的强度和显气孔率的多孔陶瓷,使用稻壳作造孔剂时性能略优于淀粉。当使用40%量稻壳作造孔剂时,可制备出的显气孔率为52.81%,抗折强度9.12 MPa,气孔呈三维连通的优质多孔陶瓷。     

多孔二氧化锆基隔热材料的制备及性能

为制备高气孔率的隔热材料,采用水基凝胶注模法制备了多孔二氧化锆基陶瓷材料.研究了干燥方式、添加氧化铝粉体、固相含量、烧结温度等因素对多孔陶瓷气孔率、密度、微观形貌等的影响,对比了低温干燥、溶液置换干燥和真空冷冻干燥三种干燥方式对低固相含量凝胶注模湿坯干燥的影响.通过实时监测坯体在高温下的烧结影像及尺寸变化,研究了二氧化锆基陶瓷的烧结收缩行为,揭示了添加氧化铝粉体对二氧化锆基陶瓷烧结收缩的抑制作用机理.结果表明真空冷冻干燥是最佳干燥工艺.添加体积分数为32％氧化铝粉体的样品的烧结收缩相比未添加氧化铝粉体的样品减少近60％.通过对固相含量、烧结温度的调配,并结合适宜的干燥工艺及添加氧化铝等手段对坯体收缩进行控制,最终获得了气孔率达到74.44％,压缩强度为3.19 MPa的多孔二氧化锆基陶瓷材料.     

镍渣制备多孔堇青石陶瓷的研究

以镍渣、Al_2O_3和SiO_2为原料,按偏镁铝方案确定堇青石的组成,无需添加额外的烧结助剂和造孔剂,成功制备出多孔堇青石陶瓷。测定了试样的显气孔率、抗弯强度和热膨胀系数,用XRD分析了试样在烧结过程中的物相变化,并用SEM观察其断面的显微结构。结果表明:在1200~1380℃保温4 h,制备的多孔陶瓷的显气孔率为38.13~31.39%,抗弯强度为25.53~32.54 MPa,热膨胀系数为3.17×10~(-6)~1.43×10~(-6)/℃,且其主晶相为堇青石。SEM图谱显示多孔堇青石陶瓷中堇青石晶体呈六方棱柱状,还存在大量孔洞。     

秸秆灰渣制备多孔莫来石陶瓷

为了综合利用秸秆灰渣,以水洗除杂预处理后秸秆灰渣为硅源,α-Al_2O_3粉为铝源,稻壳粉为造孔剂制备多孔莫来石陶瓷。探讨了烧成温度(1 250、1 300、1 350和1 400℃)、n(Al_2O_3)/n(SiO_2)(1. 0、1. 2、1. 5、1. 8和2. 0)、保温时间(2、3和4 h)对试样性能的影响。结果表明:当n(Al_2O_3)/n(SiO_2)从1. 0增加到1. 8时,烧结试样的抗弯强度增加79%,而显气孔率下降23%;当n(Al_2O_3)/n(SiO_2)大于1. 8时,抗弯强度有所降低。n(Al_2O_3) n(SiO_2)=1. 8,外加20%(w)稻壳粉,经1 350℃保温4 h反应烧结可一步制备出主晶相为莫来石的多孔陶瓷,其显气孔率为30. 24%,抗弯强度为45. 46 MPa。