高气孔率及低热导率多孔莫来石陶瓷的制备(英文)

采用叔丁醇基凝胶注模工艺制备多孔莫来石陶瓷,研究了固含量和烧结工艺对多孔莫来石陶瓷显微结构、气孔率、气孔尺寸及分布、压缩强度和室温热导率的影响。结果表明,固含量相同时,随着烧结温度的升高,多孔莫来石陶瓷的气孔率不断降低,而抗压强度则不断增加;当固含量为15%、烧结温度为1 350℃时,多孔莫来石陶瓷的气孔率最高为71.7%,平均气孔孔径为3.49μm,而热导率则低至0.103W/(m·K)。通过改变烧结温度和初始固含量可调整多孔莫来石陶瓷的微观结构和性能。     

煤矸石资源化制备莫来石陶瓷材料的研究

以预处理后的河南巩义煤矸石及高铝矾土作为原料,研究了不同的实验条件对制备莫来石陶瓷材料的影响。结果表明：随着温度的升高,莫来石生成量逐渐增加,1500℃时二次莫来石大量生成,莫来石化程度增大;改变高铝矾土的用量,随着高铝矾土掺量的降低,合成的莫来石呈现出先增加后减少的趋势,当配合料中Al₂O₃与SiO₂等摩尔比时,刚玉相的衍射峰强度有所降低,莫来石化的程度最大,说明掺入适量的高铝矾土可实现了煤矸石的资源化利用。     

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".     

莫来石晶须原位增强堇青石-莫来石多孔陶瓷制备

为实现煤矸石资源化利用,以高岭土粉、煤矸石粉、滑石粉、氢氧化铝粉为主要原料,制备了莫来石晶须原位增强堇青石-莫来石多孔陶瓷。研究了煤矸石掺量(质量分数分别为0、9%、17%、26%、33%)和AlF₃添加量(质量分数分别为0、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%)对多孔陶瓷物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明：1)当煤矸石掺量(w)≤17%、AlF₃添加量(w)≤2.5%时,试样主要矿物组成为堇青石和莫来石。2)增加煤矸石掺量可明显提高试样的体积密度和耐压强度,但对保持显气孔率不利;增加AlF₃添加量导致试样体积密度和耐压强度减小,但可提高显气孔率。3)随着煤矸石掺量和AlF₃添加量的增加,莫来石晶须直径增加,长径比增加,呈四方柱状或针状。4)当煤矸石掺量(w)为17%,AlF₃添加量(w)为2.5%时,经1 350℃保温2 h,可获得体积密度1.86 g·cm^-3,显气孔率31.0%,耐压强度27.8 MPa的多孔陶瓷;其针状莫来石晶须形成互锁结构...     

原位反应制备SiC多孔陶瓷材料

以碳化硅(SiC)和氧化铝(A12O3)为起始原料,石墨为造孔剂,通过原位反应结合工艺制备SiC多孔陶瓷。XRD分析表明多孔陶瓷的主相是SiC,结合相是莫来石与方石英;SiC多孔陶瓷的密度在温度1450~1500℃的范围内,随着温度的升高而增大,当温度超过1500℃的密度又随着温度的升高而降低;而密度随着试样中石墨含量的增加而减小。多孔陶瓷中气孔率与密度呈相反的变化趋势,二者呈负相关关系。多孔陶瓷具有较为均匀的气孔结构,具有良好的耐酸腐蚀性,而耐碱腐蚀性相对较低。     

木炭添加量对多孔莫来石陶瓷性能的影响

为了改善以木炭为造孔剂的多孔莫来石陶瓷的性能,以烧结莫来石(0.25~0.3 mm)、SiO2微粉、Al2O3微粉、滑石粉、球黏土、膨润土、甲基纤维素、木炭粉(≤0.044 mm)为原料,研究了不同量的木炭粉(外加质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%)对多孔莫来石坯体的成型外观、烘干后的常温耐压强度及1 400℃保温3 h热处理后的显气孔率和常温耐压强度的影响,并对不同木炭添加量的多孔莫来石试样进行了显微结构分析。结果表明:外加质量分数≤8%的木炭,制成的多孔莫来石坯体可较好成型;外加质量分数2%~8%木炭的莫来石坯体与不添加木炭的相比,烘干后试样的常温耐压强度明显提高;多孔莫来石热处理后的显气孔率随着木炭添加量的增加而增加,常温耐压强度随之降低。综合考虑多孔莫来石陶瓷各项性能,木炭外加质量分数不宜超过8%。     

城市污泥/煤矸石制备多孔陶粒的试验研究

在分析城市污泥和煤矸石化学成分、矿物组成及热分解特性基础上,设定了烧结制度;研究了不同配比、不同烧结温度对多孔陶粒体积密度、吸水率以及孔隙率等性能的影响。结果表明,以煤矸石和城市污泥二种原料可以制备多孔陶粒,当煤矸石∶城市污泥=80∶20~50∶50时,烧结温度1120℃、保温1h,制备的多孔密度为1030~1200kg/m3、显气孔率在26~50%;吸水率在23~35%。城市污泥中有害重金属元素在陶粒中得到有效固化,不会对环境造成的二次污染。     

不同造孔剂对煤矸石合成多孔莫来石性能影响的研究

以煤矸石为主要原料,高铝矾土熟料为调配成分,选取不同种类的造孔剂,通过模压成型的工艺,在1200℃下烧结制备多孔莫来石材料。通过TG-DTA、阿基米德法、XRD和SEM等检测手段,对制品的显气孔率、体积密度、力学性能和微观结构等进行研究。结果表明:在1200℃合成主晶相为莫来石的多孔莫来石材料;造孔剂的种类和粒径不同,造孔效果不同;随着造孔剂含量的增加,显气孔率增大,体积密度和抗折强度呈下降趋势。     

凝胶注模法制备多孔莫来石陶瓷的显微结构研究

本文重点研究了凝胶注模法制备多孔莫来石陶瓷的过程中固含量、表面活性剂量、搅拌速度等参数对多孔陶瓷显微结构的影响.结果表明,多孔陶瓷的气孔率、孔径尺寸和连通性可以通过控制制备过程参数来进行调节.当固含量从40wt％增加到70wt％,样品的开孔率和总气孔率分别从88.49％和91.27％降低到76.94％和83.04％,而密度从0.276 g·cm-3增加到0.536 g· cm-3.当表面活性剂浓度由0.25wt％增加到lwt％时,样品开孔率基本保持不变,总气孔率先由84.34％增加到93.26％,再减小到87.63％;密度则由0.413 g·cm-3减小到0.378 g· cm-3,再增加到0.391 g·cm-3.当搅拌速度由1000 r/min增加到1800 r/min时,开孔率由78.12％减小到72.85％,总气孔率则由79.95％先增加至84.18％,再减小到77.09％.     

利用城市污泥/煤矸石制备多孔陶粒的研究

以煤矸石和城市污泥二种原料制备了多孔陶粒,研究了不同配比、不同烧结温度对多孔陶粒体积密度、吸水率以及孔隙率等性能的影响。结果表明,原料配比中污泥的比例应小于50%,当城市污泥掺量在20-50%,烧结温度为1120℃,保温1 h时,所制备的多孔陶瓷密度在1030-1200 kg/m3、显气孔率在26%-50%、吸水率在23%-35%。城市污泥中有害重金属元素在陶粒中得到有效固化,不会对环境造成的二次污染。     

煤炭固体废弃物制备莫来石材料研究进展

综述了煤矸石、粉煤灰化学成分,结构特点。着重介绍了采用煤炭固体废弃物制备莫来石材料的工艺及结构。展望了煤炭固体废弃物的发展前景。     

用不同硅质原料来制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷

分别以Al(OH)3为铝质原料,气相白炭黑和硅灰为硅质原料,在1330 ℃下实现了莫来石的低温合成,莫来石转化率达90%以上.以碳化硅为骨料,以20%结合剂制得了莫来石结合碳化硅复相陶瓷多孔材料.当材料的气孔率为31.46%时,抗折强度达85.75 MPa.利用XRD和SEM分别研究了不同硅质原料合成莫来石结合碳化硅材料中莫来石转化率及材料烧成温度对材料性能的影响.作为比较,研究了以红柱石为合成莫来石原料来制备Mullite/SiC复相陶瓷多孔材料.     

光固化3D打印制备莫来石纤维基多孔陶瓷

传统的成型技术已经无法满足各行业对高精度、复杂结构莫来石纤维基多孔陶瓷的需求,光固化3D打印技术可以直接制得近净尺寸的陶瓷材料,是制备复杂结构陶瓷的理想技术。以莫来石纤维(基体)和纳米SiO₂粉(高温黏结剂)为主要原料,采用光固化3D打印技术成功制备了莫来石纤维基多孔陶瓷。研究了纳米SiO₂粉加入量(加入质量分数分别为0、20%、27%、33%和38%)对纤维浆料的分散稳定性、流变特性和光敏性能的影响,以及对莫来石纤维基多孔陶瓷的显微结构和物理性能的影响。结果表明：SiO₂粉使纤维浆料的黏度显著提升,这有助于缓解纤维的沉降、团聚,获得均匀的打印浆料;但过量的SiO₂粉将导致浆料黏度过大,不利于3D打印过程顺利进行。当SiO₂粉加入量为33%(w)时,纤维浆料的性能最适合3D打印,其在1 h内的沉降率小于9.7%,黏度为3.95 Pa·s(剪切速率为30 s^-1);采用上述浆料打印的莫来石纤维基多孔陶瓷表现出最佳的物理性能(体积密度为0.56 g·cm     

煤矸石制备多孔发泡陶瓷基多孔自保温砌块的研究

本文以煤矸石等作为主要原料,通过超微细化、发泡控制、温度场调控、多层烧成的技术手段,低能耗、低成本制备发泡陶瓷建筑墙体材料,实现了煤矸石固废资源化利用(在原料中的掺入比例≥70%)及煤矸石的潜热利用(提供烧成过程40%以上的热能),为煤矸石的无害化、资源化利用提供了一条重要出路的同时解决多孔陶瓷生产成本高的瓶颈,并开发了具备优异保温性能(导热系数≤0.10W/m·℃)和力学性能(抗压强度≥4.2MPa)的新型绿色自保温墙体材料,具有非常显著的经济社会效益。     

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.     

利用煤矸石制备堇青石多孔陶瓷

为了综合利用煤矸石,以煤矸石、滑石等为原料,按堇青石的理论组成配料,分别外加质量分数为0、5%、10%、15%、20%的活性炭粉为造孔剂,在1 400℃下分别保温3和6 h烧结后制备了堇青石多孔陶瓷,通过检测显气孔率和常温抗折强度及其显微结构分析探讨了其合成工艺制度。结果表明:利用煤矸石为主原料,外加5%(w)的活性炭为造孔剂,在1 400℃下保温6 h可以合成性能优良的堇青石多孔陶瓷。所合成的堇青石多孔陶瓷的抗折强度为29.1 MPa,显气孔率为39.8%;显微结构分析显示,该多孔陶瓷中以堇青石相为骨架,内部形成了贯通气孔的多孔结构。     

以矾土和煤矸石烧结合成刚玉和莫来石

为了提高高铝矾土资源的综合利用率,并促使矾土熟料在质量、品种和价格上升级,以高铝矾土和煤矸石为原料,配制成w(Al2O3)分别为90%、80%、70%和60%的试样,通过均化(细磨、混练)、成型、烘干后,分别在1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃和1700℃保温3h煅烧,测定煅烧后试样的显气孔率、体积密度和烧后线变化率,以此确定各试样的烧结温度;还测定了烧结试样的荷重软化开始温度,并采用XRD和SEM分析了烧结试样的相组成和显微结构。结果表明:w(Al2O3)为90%、80%、70%和60%的试样的烧结温度分别为1550℃、1550℃、1700℃和1650℃,各烧结试样的荷重软化开始温度分别为1450℃、1500℃、1600℃和1550℃,并且烧结试样的纯度和密度均很高(w(Al2O3 SiO2)>93.5%,显气孔率<3%)。由于w(Al2O3)为70%和60%的试样在煅烧过程中二次莫来石化较多,玻璃相含量较少,因此其烧结温度相对较高;同时,由于这两个试样烧结后有发育良好的棱柱状莫来石构成的连续的网络结构,因此其荷重软化开始温度相对较高。     

莫来石及多孔莫来石的研究和应用

高温性能稳定,抗热震性能好的莫来石是一种重要的工程陶瓷材料。概述了莫来石的结构、性能,以及在工业上的应用,并对多孔莫来石陶瓷的研究进展和应用进行了介绍。针对莫来石室温力学性能较差的缺陷,讨论了氧化锆和颗粒增韧莫来石的方法。最后,对多孔ZTM陶瓷发展前景进行了展望。