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%。     

低成本多孔碳化硅陶瓷支撑体的制备及耐酸碱性能优化

以工业级碳化硅为主要原料、石墨作为造孔剂,利用低值页岩制备的玻璃熔块为低温烧结助剂,通过干压成型法制备了多孔碳化硅陶瓷支撑体。研究了组成配比、烧结温度对支撑体孔隙率、孔径分布、力学性能及耐酸碱腐蚀性能的影响。结果表明:在1 180℃烧结,当SiC含量为80.0%(质量分数)、玻璃熔块含量为20.0%、外加15.0%的石墨时、可制得孔隙率为36.2%、抗弯强度为67.1 MPa、平均孔径为1.37μm、纯水通量为8 075 L/(m2·h·bar)的支撑体。该支撑体分别在80℃、pH=0和pH=14的酸碱溶液中腐蚀24 h后,剩余抗弯强度分别为47.4和46.7 MPa,表现出较均衡的优异耐酸碱腐蚀性能。     

Al_2O_3–MgAl_2O_4复合多孔陶瓷支撑体的制备及性能

以工业级氧化铝和镁铝尖晶石为原料、石墨为造孔剂,通过干压法制备Al_2O_3–MgAl_2O_4复相多孔陶瓷支撑体。研究了原料配比、烧结温度和造孔剂含量对支撑体孔隙率、力学性能、孔径分布及耐酸碱腐蚀性的影响。结果表明:当Al_2O_3含量为90%(质量分数)、Mg Al_2O_4含量为10%、外加20%石墨时,在1 478℃烧结,制得的支撑体孔隙率为37.6%,抗弯强度为83.11 MPa,优于同等条件制备的Al_2O_3纯相支撑体的力学性能,该复相支撑体分别在80℃、10%的硫酸和氢氧化钠溶液中腐蚀24 h后,剩余抗弯强度为59.69和71.25 MPa,表明添加适量的Mg Al_2O_4,除了可以增加抗弯强度,可以提高其耐碱性能。     

氧化铝添加量对多孔碳化硅支撑体性能的影响

以平均粒径为27.6μm的α-Si C为骨料、亚微米碳化硅和α-Al2O3为助烧剂,采用干压成型法在空气氛围中烧成制备多孔碳化硅支撑体,研究了氧化铝含量对多孔碳化硅支撑体结构及性能的影响。结果表明:当氧化铝添加量为10%(质量分数)、烧成温度为1 450℃时,支撑体的孔径、孔隙率、抗弯强度和纯水通量分别为0.3μm、31.8%、39.1 MPa和786 L·m~(–2)·h~(–1)·bar~(–1)。经过80℃,10%的Na OH溶液中腐蚀4 h后,多孔碳化硅支撑体的抗弯强度仍高于18 MPa。     

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。     

二元凝胶法制备Al2O3多孔陶瓷及其表面强化层

采用发泡注凝法制备Al_2O_3多孔陶瓷,研究了丙烯酰胺与明胶所组成的二元凝胶体系对陶瓷浆料黏度、发泡效果、坯体强度及陶瓷显微结构的影响,并对烧结陶瓷体的显气孔率、强度等进行了表征。结果表明:丙烯酰胺具有辅助分散作用,可降低明胶对浆料黏度的影响并改善浆料发泡效果;采用二元凝胶体系可制备具有均匀孔径分布的可适当机械加工陶瓷坯体;经1 600℃烧结2 h,可获得显气孔率为70%～90%的Al_2O_3多孔陶瓷,其中显气孔率最高为90.8%的多孔陶瓷其抗压强度高达3.3 MPa。在此基础上,对其进行了表面强化的研究。通过在其表面流延一层高强度多孔薄层,不仅使材料整体抗弯强度从6.4 MPa提高到10.8 MPa,而且可以有效降低高温气流对材料表面的烧蚀程度。     

水基冷冻干燥工艺制备莫来石结合多孔SiC陶瓷

以微米级SiC和纳米级α-Al2O3为原料,经水基冷冻干燥及原位反应烧结工艺制备莫来石结合多孔SiC陶瓷.XRD分析表明多孔陶瓷主相是α-SiC,结合相是莫来石.多孔陶瓷的孔径分布呈现双峰分布特点,大孔孔径峰值介于3 ～20 μm,小孔孔径峰值为0.5 ～1 μm.体系中SiC固相含量及烧结温度对多孔陶瓷显微结构及性能有显著影响.当SiC固相含量由20vol％增至30vol％时,多孔陶瓷的孔结构由间距为20～ 30 μm、且定向排列的层状结构演变为孔径约为4μm的定向通孔结构.当烧结温度由1200℃升至1500℃时,多孔SiC陶瓷开气孔率由66％下降至64％,抗压缩强度由4.5 MPa升至16 MPa.     

烧结助剂含量对多孔Si3N4/BN复合陶瓷力学性能和介电性能的影响

以Si3N4和BN为原料,叔丁醇为溶剂,SiO2、Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用凝胶注模成型工艺制备具有高强度、低介电常数多孔Si3N4/BN复合陶瓷。研究了Y2O3和Al2O3含量对多孔陶瓷气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、抗弯强度和介电常数的影响。结果表明:通过调节Y2O3和Al2O3含量,多孔Si3N4/BN复合陶瓷的气孔率由55%增加到68%,气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.89～1.02μm;抗弯强度和相对介电常数随Y2O3和Al2O3含量的增加而单调增大,抗弯强度和相对介电常数的变化范围分别为29.9～60.9 MPa和2.30～2.85;通过调节Y2O3和Al2O3含量调控气孔率,能够获得介电性能和力学性能可调的高性能透波材料。     

泥料含水量对粉煤灰陶瓷膜支撑体性能的影响

泥料含水量是陶瓷生产中的重要参数,会影响陶瓷的收缩率、抗弯强度等性能。以电厂粉煤灰为主要原材料、糊精为造孔剂、羧甲基纤维素为黏结剂,采用挤出成型法制备了管状多孔陶瓷膜支撑体。通过控制陶瓷泥料用水量和烧结保温时间制备了不同支撑体,并对支撑体进行性能表征,考察了泥料含水量和烧结保温时间对支撑体微观结构、收缩率、孔隙率、孔径以及机械强度等性能的影响。结果表明：在水/固质量比质量为0.19时,1 150℃保温烧结2 h获得孔隙率40.5%、抗弯强度23.6 MPa、平均孔径0.41μm的支撑体。制备的支撑体应用于脱硫废水微滤处理,固体悬浮物截留率99.98%。为制备低成本粉煤灰陶瓷膜支撑体提供研究基础,有利于膜法水处理的扩大化应用。     

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。     

叔丁醇基凝胶注模成型制备氧化铝多孔陶瓷

以微米级Al2O3粉料为原料,叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模成型工艺制备了氧化铝多孔陶瓷,并研究了Al2O3浆料的固相体积分数(分别为8%、10%、13%和15%)对1 500℃保温2 h烧后氧化铝多孔陶瓷的气孔率、气孔孔径分布、耐压强度、热导率和显微结构的影响.结果表明:当Al2O3浆料的固相体积分数从8%增加到15%时,氧化铝多孔陶瓷烧结体的总气孔率从71.2%逐渐降低至61.2%,气孔平均孔径从1.0 μm逐渐减小至0.78 μm,耐压强度从16.0 MPa逐渐增大至45.6 MPa,而热导率从1.03 W·(m·K)-1逐渐增大至1.83W·(m·K)-1.     

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。     

管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体的制备研究

以石英砂和煤矸石为主要原料，采用模压成型法制备管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体。通过XRD、SEM、三点弯曲法、压汞法、质量损失法和自制装置对陶瓷支撑体的物相组成、显微结构、抗折强度、孔径、耐酸碱腐蚀性、纯水通量等进行表征和测试。考察了原料配比、烧结温度、保温时间等因素对陶瓷支撑体性能的影响。实验结果表明：原料配比石英砂∶煤矸石∶钾长石∶羧甲基纤维素钠∶碳酸钠∶四硼酸钠=53.5∶30∶5∶5∶4∶2.5，在烧结温度850℃、保温时间30 min条件下，可制备气孔率40%、抗折强度9.17 MPa、孔径25μm、耐酸腐蚀质量损失率1.1%、耐碱腐蚀质量损失率3%、纯水通量100.7 m³·m^-2·h^-1·bar^-1的低成本管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体。     

氮化钛多孔陶瓷的制备、孔隙结构调控及其力学、导电性能

采用凝胶注模成型工艺制备TiN多孔陶瓷,研究了固含量、烧结温度对TiN多孔陶瓷物相组成、微观结构、孔隙率和孔径分布的影响,以及Ti N多孔陶瓷孔隙结构与其力学、电学性能的关联。结果表明:随着固含量和烧结温度的升高,TiN多孔陶瓷孔隙分布均匀,孔径尺寸和孔隙率缓慢下降,其开气孔率变化范围为41.8%~60.0%。随着孔隙率的降低及烧结温度的升高,TiN多孔陶瓷抗弯强度及电导率分别由14.2 MPa和7.9×10~3 S/m逐渐增大到34.6 MPa和23.1×10~3 S/m,这是由于Y_2TiO_5液相的产生,促进了晶粒生长及孔壁连接。     

SiO2基多孔陶瓷膜支撑体的制备

以海泡石矿物为原料,通过干压成型制备了氧化硅( SiO2)基多孔陶瓷膜支撑体,研究了烧成温度对制备试样的物相组成、微观结构、平均孔径、孔隙率、纯水渗透通量和抗弯强度的影响.结果表明,经1100 ～ 1200℃保温2h烧成制备的SiO2基多孔陶瓷支撑体试样主要由石英主晶相和少量滑石晶相组成,具有良好的结构与性能,可用于SiO2复合陶瓷膜的制备.1200℃烧成制备的试样孔隙率和平均孔径分别为31.4％和1.72 μm,其水通量和抗弯强度分别可达到20.30 m3·m-2·h-1·bar-1和61.0 MPa.     

MMA-粉煤灰漂珠体系凝胶注模成型制备陶瓷复合膜研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为有机单体,粉煤灰漂珠为骨料,采用非水基凝胶注模成型技术在支撑体表面制备膜层。主要考察了单体添加量对膜层的影响及烧结温度对陶瓷复合膜性能的影响。研究结果表明:混合浆料中MMA预聚液的质量分数为50%时,其黏度为1019.4m Pa·s,可以在支撑体表面聚合成膜。当烧结温度从950℃升高至1100℃,膜层的孔隙率下降,抗弯强度随之增强,耐酸碱腐蚀性大幅提升;复合膜的纯水通量和平均孔径显著下降,且提高烧结温度使孔径分布变窄。在1050℃下烧结2h,可以得到抗弯强度为38.2 MPa,平均孔径为0.86μm的陶瓷复合膜,其纯水通量为1061.9 L·m~(-2)·h~(-1),对聚乙二醇20000和分散大红染料分子的截留率分别达到31.7%和47.2%(0.2MPa)。     

低成本大孔陶瓷膜支撑体的制备与表征(英文)

以高岭土和白云石为主要原料,通过反应烧结法制备低成本大孔陶瓷膜支撑体,对制备的支撑体进行了结构和性能表征.结果表明:在高岭土中引入质量分数为20%的白云石,可显著抑制高岭土的高温烧结;加入白云石后制备的支撑体在1 150~1 300℃保温1h后,主晶相为莫来石、堇青石和钙长石,平均孔径和抗弯强度随烧成温度升高而增大,而水通量和孔隙率降低;加入20%白云石并在1 250℃保温1 h制各的大孔支撑体的孔隙率和平均孔径分别为44.6%和4.7μm,抗弯强度和纯净水通量分别达到47.6MPa和10.76m3/(m2·h·bar).     

多孔陶瓷分离膜支撑体的制备研究

采用氧化铝为主要原料制备出多孔陶瓷分离膜支撑体,对原料粉体做了TG/DSC曲线分析,研究了支撑体的烧结温度对收缩率的影响及烧结温度、保温时间和原料粉体粒径对孔结构、孔径的影响,造孔剂用量对孔隙率的影响。结果表明：在烧结温度为1200℃,保温时间4h,控制造孔剂用量大于20%时,制备出孔径分布均匀,孔隙率大于50%,符合透水要求的多孔陶瓷分离膜支撑体。     

环氧树脂含量对激光选区烧结制备多孔煤系高岭土陶瓷性能的影响

目前,我国对煤系高岭土资源的整体深加工技术水平较低,导致了资源浪费和环境污染。本文分别以煅烧煤系高岭土和环氧树脂为原料和粘结剂,利用激光选区烧结工艺制备多孔煤系高岭土陶瓷,研究了环氧树脂含量对多孔煤系高岭土陶瓷性能的影响。研究表明,制备的多孔煤系高岭土陶瓷主要物相为莫来石和方石英,其孔隙分布均匀。随着环氧树脂质量分数从10%增大到25%,多孔煤系高岭土陶瓷素坯的抗弯强度由0.17 MPa增大到0.32 MPa,多孔煤系高岭土陶瓷的抗弯强度由2.81 MPa减小到0.82 MPa,其气孔率由50.37%增大到59.69%。以煤系高岭土为原料,采用激光选区烧结工艺制备多孔陶瓷对煤系高岭土资源的开发利用具有较为重要的意义。     

热压烧结细晶粒氧化铝陶瓷(英文)

以沉淀法制各的商业α-Al2O3粉体为原料,自制镁铝硅玻璃为烧结助剂,采用热压烧结工艺低温制备高性能氧化铝陶瓷.用Archimedes法、电子探针和三点弯曲法研究了氧化铝陶瓷的致密化行为、显微结构和力学性能.结果表明:在1400℃烧结的氧化铝陶瓷的相对密度高达98.9%,晶粒细小,平均晶粒尺寸约为0.6μm,晶界上有莫来石相析出,样品的抗弯强度和断裂韧性分别达442MPa和4.7MPa·m1/2.