蓝晶石基微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体的制备、结构与性能研究

以蓝晶石为主要原料、γ-A12O3为辅料,采用注浆成型技术与反应烧结工艺制备出了具有针状网络结构的微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体.系统研究了烧成温度对试样物相组成、显微结构及性能的影响,结果表明:随着烧成温度的升高,试样中莫来石的生成量增多,其形貌逐渐由针状发育成柱状,试样的性能与莫来石的生成量及形貌密切相关.针状莫来石可对基体起强韧化作用,并使气孔的有效半径微细化.在1450 ～ 1500℃,随烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐增大、孔径减小、强度升高.所制支撑体的体积密度为1.38～ 1.60 g,/cm3、显气孔率为46.74％ ～ 53.23％、烧后线变化率为-3.10％～2.24％、气孔孔径集中分布在1～ 20 μm、平均孔径为5.84～9.93 μm、常温耐压强度为30.1～ 37.2 MPa.     

不同含铝微粉对原位莫来石结合SiC多孔陶瓷膜支撑体性能的影响

为降低陶瓷膜支撑体的制作成本,以SiC颗粒为骨料,分别以α-Al_2O_3微粉、ρ-Al_2O_3微粉以及Al(OH)3粉作为莫来石相的铝源,利用烧结过程中Si C微粉表面氧化产生的SiO2作为硅源,以木炭粉为造孔剂,碱式碳酸镁作为助烧结剂,于1 350℃保温3 h在空气气氛下无压烧结制备原位莫来石结合SiC多孔陶瓷膜支撑体试样,并研究了三种不同含铝微粉对试样性能的影响。结果表明:经1 350℃烧后,采用活性ρ-Al_2O_3微粉结合的试样抗折强度达到19. 9 MPa,分别高于采用α-Al_2O_3和Al(OH)3结合试样的51. 1%和33. 5%。SEM及XRD分析表明,添加活性ρ-Al_2O_3微粉的试样内部颗粒之间的颈部结合程度最好,原位生成的莫来石相最多。     

硅粉加入量对转炉无水副枪用刚玉-莫来石浇注料性能的影响

为改善转炉无水副枪用浇注料的抗热震性,以质量分数分别为71%的板状刚玉、14%的烧结莫来石、3%的CA80水泥、2%的SiO_2微粉、10%的α-Al_2O_3微粉制备了刚玉-莫来石浇注料试样,研究了硅粉外加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%)对不同温度处理后试样性能的影响。结果表明:随着硅粉加入量增加,试样由收缩逐渐变为膨胀,试样的体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度略有增加,显气孔率逐渐降低; 1 550℃处理后试样抗热震性能有所增加,且在硅粉加入量为2%(w)时试样的抗热震性最佳,强度保持率为48%。硅粉氧化为SiO_2后与Al_2O_3反应原位生成莫来石产生体积膨胀,在试样内部形成了一定量的微裂纹,提高了试样的抗热震性。     

强化影青瓷的研制

主要采用三宝瓷石、南墩土,余干瓷石,星子土,祁门土为主要原料,添加增强剂Al_2O_3微粉,采用单因素实验法,考察了α-Al_2O_3加入量和粒径、球磨时间及烧成温度等对影青强化瓷强度的影响。研究结果表明:当选用α-Al_2O_3粒径为40μm和加入量18 wt%时,坯料快速球磨10 min后,在1300℃烧成下可以得到高机械强度(124.6 MPa)的影青强化瓷胎体。由SEM和XRD分析可知:这主要是由于合适的球磨时间(10 min)使原料细化,加入合适的Al_2O_3粒径及加入量,胎体结构致密,并促使胎体生成了柱状莫来石,且刚玉晶体起到分散增韧作用,使得影青强化瓷的瓷胎强度高。     

纳米Al_2O_3对刚玉质浇注料性能的影响

为了改善刚玉质浇注料的强度和抗热震性能,以板状刚玉、富铝尖晶石粉、活性α-Al_2O_3微粉、ρ-Al_2O_3微粉、铝酸钙水泥(CA670)和纳米Al_2O_3为主要原料,研究了引入不同量纳米Al_2O_3(外加质量分数分别为0、1%、2%和3%)对刚玉质浇注料显微结构及其性能的影响。结果表明:纳米Al_2O_3的加入促进试样中温下CA2相的生成和较低温度(1 300℃)下CA6相的形成;引入的纳米Al_2O_3与水泥中的CaO反应生成片状的CA6相在基质结构内部交叉穿插,减小了颗粒间的间隙;随着纳米Al_2O_3加入量的增加,浇注料的需水量和显气孔率逐渐增加,常温抗折强度、耐压强度和高温抗折强度先增加后降低;试样经5次热震循环后,未添加纳米Al_2O_3试样的弹性模量衰减幅度最大,且添加纳米Al_2O_3试样的弹性模量衰减幅度明显小于未添加纳米Al_2O_3试样的。综合考虑刚玉质浇注料的各项性能,纳米Al_2O_3的适合加入量(w)为2%。     

聚苯乙烯泡沫球添加量对刚玉-莫来石多孔陶瓷性能与结构的影响

为了制备密度小、高温性能优异的刚玉-莫来石多孔陶瓷,在以莫来石细粉、板状刚玉细粉、α-Al_2O_3微粉、SiO_2微粉为主要原料,硅溶胶和ρ-Al_2O_3为结合剂配制的浆料中,分别添加占浆料体积10%、30%和50%的聚苯乙烯泡沫球为造孔剂,采用振动浇注成型,在1 500℃烧后制备了刚玉-莫来石多孔陶瓷,并探究了聚苯乙烯泡沫球添加量对多孔陶瓷的性能、相组成以及显微结构的影响。结果表明:随着聚苯乙烯泡沫球造孔剂添加量的增加,试样的常温弯曲强度、常温压缩强度、高温抗折强度、容重、热导率均明显下降。聚苯乙烯泡沫球氧化后形成直径约为2 mm的气孔,同时基质中颗粒之间的部分烧结生成了大量的微气孔,且1 500℃热处理后试样中原位生成了大量的莫来石,使得试样在1 500℃热处理后膨胀;当聚苯乙烯泡沫球加入量为浆料总体积50%时,试样的显气孔率达到61%,1 400℃下的高温抗折强度高达2. 64 MPa,满足密度小、高温性能优异的要求。     

α-Al2O3纳米粉对高纯刚玉制品高温力学性能的影响

研究了加入α-Al_2O_3纳米粉对高纯刚玉砖高温强度和抗热震性的影响,即分别引入0、0.5%、1%、2%和3%的α-Al_2O_3纳米粉及0、4%、8%和12%的α-Al_2O_3微粉的试样在1300℃、1400℃、1500℃和1600℃下保温5h煅烧后测定高温抗折强度(1400℃)和抗热震性(ΔT=1100℃,水冷1次)。结果表明同时加入α-Al_2O_3纳米粉和α-Al2O3微粉可以显著提高制品的高温强度,抗热震性也有一定改善;加入1%α-Al_2O_3纳米粉和8%α-Al_2O_3微粉,1500℃5h烧后试样的高温抗折强度(1400℃)达到24.6MPa。     

锆莫来石对Al2O3-ZrO2-C材料性能的影响

以电熔白刚玉、锆莫来石、鳞片石墨、SiC粉和酚醛树酯为原料,通过改变锆莫来石的加入量和粒度制备了7种不同的A l2O3-ZrO2-C试样,主要研究了锆莫来石加入量和试样的粒度组成对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、气孔孔径分布和透气度等性能的影响。结果表明:1)锆莫来石加入量对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度、显气孔率、耐压强度、气孔孔径分布和透气度都有一定的影响,但影响都不大;2)试样的粒度组成对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度和透气度的影响较大,但对显气孔率、常温耐压强度、气孔孔径分布的影响较小。     

γ-Al_2O_3对EDTA及其络合物的吸附电性规律

文章探讨了γ-Al_2O_3吸附EDTA及其络合物的特征和电性规律,它们的吸附量随pH上升而下降,氧化铝的表面质子化基因AlOH_2~+是吸附的活性基团。γ-Al_2O_3吸附EDTA或其络合物后等电点降低,属特性吸附。γ-Al_2O_3对络合物不同物种有选择性吸附。另外,对于Cd(Ⅱ)和EDTA不同加入次序和不同加入比例的体系,γ-Al_2O_3对Cd(Ⅱ)的吸附量有较大差别,这在环境保护上有实际意义。     

γ-Al_2O_3对聚酰亚胺复合薄膜性能的影响

本文采用水热法,以结晶氯化铝(AlCl_3·6H_2O)为铝源,NaOH为沉淀剂,合成了γ-Al_2O_3。以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4'-二胺基二苯醚(ODA)为有机单体,在含有γ-Al_2O_3的N,N'-二甲基乙酰胺中逐步缩聚反应制备γ-Al_2O_3/PAA复合胶液,经过热亚胺化处理,制备纳米γ-Al_2O_3/PI复合薄膜。结果表明:在填充量较低时,γ-Al_2O_3在PI基体中分散良好。随着γ-Al_2O_3含量的增加,γ-Al_2O_3/PI复合薄膜热稳定性增加;拉伸强度和断裂伸长率先升高后降低,当γ-Al_2O_3掺杂量为5wt%时,达到最大值。     

醇的种类对球形γ-Al2O3多孔结构的影响

以异丙醇铝为原料,稀硝酸为溶胶剂,采用溶胶-油氨柱法制备具有多孔结构的球形γ-Al_2O_3。探究不同碳链长度的醇对产物多孔结构的影响,利用XRD、FTIR、SEM、TG-DTG、比表面积及孔径分析仪对产物进行结构表征。结果表明,醇的种类对球形γ-Al_2O_3的多孔结构产生影响,其中碳链越长的醇,制备出的球形γ-Al_2O_3孔结构越丰富;加入正己醇所制备的球形γ-Al_2O_3比表面积较大,可达到270.9m~2/g。所制备的球形γ-Al_2O_3具有高球形度、丰富的孔结构,可进一步应用于催化、吸附等领域。     

MgAlON-MgAl_2O_4复合材料的制备与性能研究

为了制备具有良好性能的MgAlON-MgAl_2O_4复合材料以替代含铬耐火材料,以电熔镁铝尖晶石(粒度1~3、≤1和≤0.074 mm)、活性α-Al_2O_3粉(2~5μm)、Al粉(≤0.074 mm)、Mg O粉(≤0.044 mm)为原料,采用原位生成MgAlON的方法制备了MgAlON-MgAl_2O_4复合材料。通过调整配料中α-Al_2O_3粉+Al粉+Mg O混合粉(三者的质量比固定为76∶12∶12)的加入量(在整个固态配料中的质量分数分别为15%、20%、25%和30%)来调整MgAlON的设计生成量,研究了MgAlON设计生成量对MgAlON-MgAl_2O_4复合材料致密度、常温强度、物相组成和显微结构等的影响。结果表明:1)随着α-Al_2O_3-Al-Mg O混合粉加入量的增加,复合材料中MgAlON相生成量增多;但当α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量达到30%(w)时,复合材料中有副产物Al4O4C生成。2)随着α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量从15%(w)增加到25%(w),复合材料中MgAlON晶粒发育程度逐渐变好,与MgAl_2O_4颗粒的结合也逐渐紧密;但当α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量达到30%(w)时,复合材料基质中有明显微气孔出现,致密性和均匀性变差。3)随着α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量的增加,复合材料的烧后体积密度和显气孔率变化不大,常温耐压强度和常温抗折强度变化明显,烧成线变化率由微收缩变为微膨胀。4)综合考虑,α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量为25%(w)的试样的性能最佳。     

海藻酸辅助制备氧化铝小球过程的影响因素研究

以5种市售拟薄水铝石(PB)为氧化铝前驱体,硝酸为胶溶剂,采用海藻酸辅助溶胶-凝胶法制备了球形氧化铝颗粒,采用静态氮气吸附-脱附仪与智能颗粒强度试验机进行表征,考察了制备过程中拟薄水铝石的胶溶指数、酸处理浓度及恒温恒湿过程对球形氧化铝颗粒物性的影响。实验结果表明:拟薄水铝石的胶溶指数是其粘结性能的主要指标,也是影响γ-Al_2O_3孔结构与强度的关键因素,随着胶溶指数的增大,γ-Al_2O_3比表面保留率逐渐减小,孔容与孔径保留率先减小后增大,强度值逐渐增大;酸处理浓度对γ-Al_2O_3物性的影响规律为随着酸处理浓度的提高,孔容、孔径减小,强度及比表面增大;经过恒温恒湿过程,在保证孔结构的同时能够极大地提高γ-Al_2O_3颗粒的强度,优化的恒温恒湿时间为4 h。     

溶胶和微粉添加量对原位莫来石结合SiC陶瓷膜支撑体性能的影响

以d_(50)=247. 0μm的SiC颗粒为主原料,分别加入12. 5%、17. 5%、22. 5%(w)的混合溶胶(由正硅酸乙酯和铝溶胶按1∶6质量比配成),或分别加入5%、10%、15%(w)的混合微粉(由d_(50)=20. 9μm的SiC微粉和α-Al_2O_3微粉按质量比1∶2. 5配成)作为原位莫来石结合的添加剂,并外加12. 5%(w)的d_(50)=28. 1μm的木炭粉为造孔剂,采用模压成型,在1 400℃烧结3 h制备多孔SiC陶瓷膜支撑体。研究了两种添加剂对多孔陶瓷膜支撑体显气孔率、抗弯强度、孔径大小分布和透气性能的影响,并分析了试样的物相组成和断口形貌。结果表明:试样在烧结后均形成了莫来石结合相;随着溶胶添加量的增加,试样抗弯强度呈增长趋势,孔隙率逐渐减小;随着微粉添加量的增加,试样的孔隙率逐渐减小,抗弯强度呈先增大后减小的变化趋势。添加溶胶制备的莫来石结合多孔SiC支撑体具有更好的贯通气孔结构和力学性能,其中,添加17. 5%(w)溶胶的试样具有良好的力学性能和透气性能,其抗弯强度达到28. 2 MPa,孔隙率为37. 2%,平均孔径为89. 6μm,阻力降为41. 0 Pa。     

Y-Fe_2O_3气敏陶瓷

以γ-Fe_2O_3为起始原料,采用一次烧成工艺,研制了厚膜型、高灵敏度的γ-Fe_2O_3基气敏陶瓷。实验结果表明,试样组成、烧成温度和工作条件对γ-Fe_2O_3气敏陶瓷的敏感特性有重要影响。γAl_2O_3和γ-Fe_2O_3可以形成固溶体,不仅能增加γ-Fe_2O_3陶瓷的比表面,而且能提高烧成温度和抑制由热烧结引起的老化,延长使用寿命。La_2O_3主要填充到γ-Fe_2O_3晶粒间隙,影响势垒变型,明显提高了γ-Fe_2O_3陶瓷的气敏效应。添加剂γ-Al_2O_3和La_2O_3分别起着结构助剂和电子助剂的作用。γ-Al_2O_3和La_2O_3的最佳加入量分别为不大于20mol%和5mol%。本文借助SEM、EDAX分析手段.从显微结构进一步讨论了上述实验结果,并对r-Fe_2O_3气敏陶瓷的敏感机理作了阐述。     

炭黑N990加入量对Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料性能的影响

为了进一步改善Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的性能,以均化矾土、碳化硅、炭黑N990、α-Al_2O_3微粉、SiO_2微粉为主要原料,水泥为结合剂,制备了Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料,研究了炭黑N990加入量(加入质量分数分别为1.5%、3%和4.5%)对浇注料的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度、抗氧化性和抗渣侵蚀性等的影响。结果表明:随着炭黑加入量的增加,试样的显气孔率升高,体积密度和强度降低,抗氧化性呈先降低后升高的变化趋势,抗渣侵蚀性逐渐增强。     

莫来石/SiC复相多孔陶瓷的制备及性能研究

用高岭土、Al2O3粉和SiC粉末为原料,活性碳为造孔剂制备莫来石/SiC多孔陶瓷.测定了试样的显气孔率、气孔孔径分布和抗弯强度,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构.结果表明:莫来石的理论设计质量的分数小于10%时,莫来石/SiC多孔陶瓷的显气孔率随其设计量的增多而急剧降低;莫来石理论设计量继续增加时,试样显气孔率缓慢降低并趋于稳定.气孔孔径随莫来石设计量的增加而急剧减小.抗弯强度随莫来石设计量的增加而先增大,在莫来石理论设计量为20%时达到最大值,此后逐渐降低.SEM分析结果表明:与其他试样相比,莫来石设计量为40%的试样中存在较多的多孔"微区".     

溶胶-凝胶法制备MgO掺杂SiO_2-Al_2O_3复合氧化物的性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同MgO掺杂量的SiO_2-Al_2O_3复合氧化物,通过XRD、FTIR、N_2吸附、NH_3-TPD及Py-IR等表征手段考察了MgO的引入对SiO_2-Al_2O_3复合氧化物织构、结构及酸性质的影响。研究发现,SiO_2-Al_2O_3复合氧化物在引入MgO后,比表面积显著增加,可达622cm~2/g。随着MgO引入量的增加,复合物的平均孔径明显减小,由17.1 nm下降至7.6 nm,最可几孔径和孔体积先增大后减小,最大值分别为31nm和2.2 cm~3/g。引入MgO后,复合物的酸强度稍有增加。MgO引入量最少时,总酸量明显减少,之后随MgO含量的增加再次增加,但仍少于引入前的样品。     

SiO_2微粉加入量对铝镁质捣打料性能的影响

为了进一步提高现有铝镁质干式捣打料的性能,以粒度5~3、3~1、≤1和≤0.074 mm的电熔白刚玉及粒度≤0.088 mm的电熔镁砂细粉为主要原料,以分析纯SiO_2微粉和α-Al_2O_3微粉为添加剂,制备了铝镁质捣打料。研究了SiO_2微粉加入量(质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%)对铝镁质捣打料的烧后线变化率,烧后试样的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、物相组成等的影响。结果显示:随着SiO_2微粉加入量的增多,铝镁质捣打料的烧后线变化率逐渐减小,从膨胀1.41%变化至收缩1.51%;烧后试样的显气孔率逐渐减小,体积密度不规律地增大,常温耐压强度基本上呈增大趋势;SiO_2微粉加入量为2%(w)的烧后试样的物相主要为α-Al_2O_3和Al_2MgO_4以及微量的α-SiO_2。综合考虑各项性能,铝镁质捣打料中SiO_2微粉加入量以2%(w)为宜。     

锆莫来石加入量对刚玉质耐火浇注料抗热震性的影响

以电熔刚玉、锆莫来石、α-Al2O3微粉为主要原料,以铝酸钙水泥为结合剂,制备了刚玉质耐火浇注料.研究了锆莫来石加入量(质量分数分别为0、3％、6％、9％)对刚玉质耐火浇注料物理性能、物相组成和显微结构的影响.结果表明:随着锆莫来石加入量的增加,110℃×24 h烘干后试样体积密度呈先增大后减小,显气孔率呈先减小后增大趋势,常温抗折强度变化不大;1600℃×3h处理后耐火浇注料试样体积密度和常温抗折强度呈先增大后减小的趋势,1500℃×0.5 h高温抗折强度呈明显下降趋势.锆莫来石的引入对刚玉质耐火浇注料的抗热震性有所提高.综合各项性能,认为锆莫来石的最佳加入质量分数为3％.