钙铝硅涂层增强建筑陶瓷的制备及性能研究

以硅灰石、石英、Al₂O₃为原料制备具有较低膨胀系数的钙铝硅质涂层。通过调整涂层的组成来对基体产生适当的压应力,从而提高陶瓷的抗折强度。研究了涂层热膨胀系数、厚度及保温时间对抗折强度的影响,分析了涂层材料的物相组成。结果表明：当涂层中Al₂O₃含量为8.1 wt%、涂层厚度约为101μm,球磨时间3 h,烧成温度为1170℃,保温为30 min时,可获得抗折强度最优的钙铝硅质涂层复合陶瓷。此时基体和涂层的膨胀系数分别为8.73×10^-6℃^-1和6.06×10^-6℃^-1,制得的涂层复合陶瓷抗折强度(103±3 MPa)比无涂层样品(66±2 MPa)提高了56%。     

烧结工艺对氧化铝陶瓷铸型强度的研究

通过溶胶-凝胶法制备氧化铝陶瓷铸型,研究了不同烧成温度、保温时间、升温速率和添加剂对铸型强度性能的影响。实验结果表明,固相含量为58vol%的陶瓷坯体在烧成温度为1550℃,保温时间为4h时,烧成后高温抗弯强度可达14MPa,满足机械加工需要。     

含有压电陶瓷颗粒的结构陶瓷基复合材料的制备与性能

为了研究压电陶瓷颗粒对结构陶瓷力学性能的影响,把不同的压电陶瓷 颗粒加入到Al2O3结构陶瓷,发现LiTaO3与Al2O3在烧结时能稳定共存,烧结温度高于1400℃时,LiTaO3发生化,冷却后呈网状分布在AlO3基体晶界;低于1400℃烧结,LiTaO3颗粒弥散分布在Al2O3基体中,采用200MPa冷等静压成型,1300℃（保温3小时）空气气氛下无压烧结,最后于1300℃,150MPa（保温保压1h)氩气气氛下热等静压制备了LiTaO3/Al2O3陶瓷复合材料,对其显微结构与力学性能进行了研究,结果表明,LiTaO3体积分数为5％的陶瓷复合材料具有最高的抗弯强度与断裂韧性值,分别达到438．7MPa和5．4MPa.m^1/2,电畴运动和／或压电 应引起的能量耗散是一种新的陶瓷强韧化机制。     

正交试验法优化高温烟气过滤陶瓷的制备工艺

笔者以堇青石为过滤陶瓷骨料,高岭土、钾长石、锂辉石为主要原料的低热膨胀体系为过滤陶瓷结合剂,以木炭粉为造孔剂,通过半干压成形工艺制备高温烟气过滤陶瓷。以所得试样的显气孔率和抗压强度为目标函数,以球磨时间、成形压力、烧成温度及保温时间的工艺参数为变量进行正交优化设计。结果表明,烧成保温时间对显气孔率和抗压强度影响最大;试样获得最大显气孔率和最大抗压强度的最佳方案为球磨时间0 min,成形压力6 MPa,烧成温度1 250℃,烧成时间30 min。     

工艺参数对煤矿废弃物泡沫隔热陶瓷孔结构和力学性能的影响

以煤矿固体废弃物煤矸石和煤炭伴生页岩为主要原材料,抛光渣为造孔剂、滑石为助熔剂,制备泡沫陶瓷.研究烧成温度、保温时间和球磨时间等工艺参数对泡沫隔热陶瓷孔结构、表观密度、孔隙率和力学性能的影响.研究结果表明,随着烧成温度升高,泡沫陶瓷的孔径和孔隙率增大,材料的致密度和孔密度降低,抗压强度减小.并随着保温时间的延长,泡沫陶瓷的孔径和孔隙率先增大而后趋于平缓,发泡状况更加完善.当烧成温度、保温时间和球磨时间等工艺参数分别为1200℃、30 min和40 min时,泡沫陶瓷的孔径小且孔分布均匀,在0.6～0.8 mm孔径区间集聚度达80.6％,孔隙率大于70％,抗压强度大于12 MPa.     

粉煤灰合成钙长石多孔陶瓷的结构与性能

以高钙粉煤灰为主要原料,通过添加造孔剂,采用高温固相烧结法合成出钙长石多孔陶瓷。考察了烧成制度和造孔剂含量对多孔陶瓷显气孔率及抗折强度的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了多孔陶瓷的物相组成和微观结构。结果表明:提高烧成温度和延长保温时间会降低多孔陶瓷的显气孔率,增强其抗折强度;增加造孔剂含量会导致显气孔率升高,但过量添加反而造成显气孔率下降。当烧成温度为1 140℃、保温时间为90 min、造孔剂含量为35%(质量分数)时,多孔陶瓷具有较高的显气孔率和抗折强度(分别达到58.05%和9.41 MPa)。多孔陶瓷的主晶相为钙长石,孔径分布为数微米到150μm。     

电解锰废渣-废陶瓷磨细粉制备再生陶瓷砖

以电解锰废渣、废陶瓷磨细粉制备再生陶瓷墙地砖.以抗压强度、吸水率、气孔率、体积密度为主要参考指标,研究再生陶瓷墙地砖的最佳配合比及最佳烧成制度,探讨烧成制度对其性能的影响.结果表明:影响再生陶瓷墙地砖性能的主要因素由大到小依次为烧成温度、保温时间、成型压力.随着烧成温度的提高,样品抗压强度先增大而后降低,吸水率先降低后增大.再生陶瓷墙地砖的最佳配合比为10％电解锰废渣、90％废陶瓷磨细粉.最佳烧成温度为1150℃、保温时间为90 min、成型压力为98 MPa.制得样品的吸水率为0.75％,抗压强度为25.2MPa、体积密度为2.88 g/cm3,符合GB/4100-2006《陶瓷砖》中BIa类标准.     

花岗岩废料基闭孔发泡陶瓷的正交试验研究

以花岗岩废料为主要原料,采用正交试验方法,考察了烧成温度、保温时间、SiC用量和花岗岩废料用量对闭孔发泡陶瓷的影响,并综合分析得出了优化方案:烧成温度为1 200℃,保温时间为30 min,SiC用量为0.8wt％,花岗岩废料用量为90wt％.按照优化方案得到的闭孔发泡陶瓷闭口气孔率为73.27％,吸水率为1.74％,抗压强度为7.2 MPa,导热系数为0.12 W/(m·K).SEM结果显示,所制备的发泡陶瓷气孔大多呈封闭状态,孔壁内部封闭了许多互相孤立的微小气孔,这些微小气孔的存在进一步提升了闭口气孔率.     

ZrSiO_4含量对Al_2O_3研磨球烧成及性能的影响

氧化铝陶瓷作为研磨介质时,具有强度高、耐磨、耐腐蚀等优点。研究者发现在氧化铝陶瓷中引入第二相氧化锆可进一步改善这些性能。本实验采用烧结法,在既有氧化铝研磨球配方的基础上加入硅酸锆引入第二相氧化锆,通过"粉体均匀混合球磨—生坯制备—烧成—性能测试分析"路线来研究第二相氧化锆的加入对研磨球的比重、磨耗的影响。结果表明在硅酸锆含量低的时候,适当的提高试样的烧结温度,有利于试样的烧结致密化。在硅酸锆含量大于10%时,硅酸锆的分解产物会与配方中的烧成助剂生成低共熔物,从而降低试样的烧成温度,有利于试样烧结致密化。     

高铝瓷组成、结构与力学性能随烧成温度的演变

在配方和原料一定的情况下，高铝瓷的组成、结构与性能在很大程度上取决于烧成制度。本文系统研究了高铝瓷物相组成、微观结构和力学性能随烧成温度的变化，并分析了原因。结果表明，随着烧成温度从1 160℃升高到1 310℃,瓷件中发生熔解的刚玉和石英颗粒增加，内部刚玉相含量从37.85%(质量分数，下同)下降到35.02%,石英相含量从7.60%下降到1.94%,熔解的刚玉和部分石英以莫来石形式析出，瓷件内部莫来石含量从7.49%升高到11.41%。随着烧成温度从1 160℃升高到1 280℃,瓷件内部玻璃相含量从47.06%提高到51.63%,瓷件真气孔率从12.50%下降到5.59%,但是当烧成温度达到1 310℃时，瓷件过烧，内部真气孔率增加到6.99%。当烧成温度为1 160℃时，瓷件生烧，存在开口气孔，瓷件弯曲强度仅151 MPa;当烧成温度增加到1 190℃,弯曲强度达最大值181 MPa;随着烧成温度继续升高到1 310℃,瓷件内部总晶相含量从52.94%下降到48.37%,瓷件内部起弥散增强作用的晶相颗粒减少，瓷件强度从181 MPa逐渐降至158 MPa。这些研究结果对优化高铝...     

透锂长石质低膨胀耐热紫砂陶瓷的研究

以天然矿物湖南保靖紫砂、透锂长石、镁质粘土、矾土、苏州高岭、贵州高岭、黑泥和膨润土为主要原料,采用普通日用陶瓷生产工艺,制备了透锂长石质低膨胀耐热紫砂陶瓷产品。通过研究低膨胀耐热紫砂陶瓷的烧成温度和高温阶段烧成时间与耐热紫砂陶瓷性能之间的关系,并测试了耐热紫砂试样的吸水率、抗折强度和热膨胀系数。研究结果表明:随着增加透锂长石的用量,低膨胀耐热紫砂陶瓷的吸水率减小,抗折强度降低,平均热膨胀系数也会降低。当透锂长石含量为40%、保靖紫砂含量为32%时,材料的最佳烧结温度为1260℃,高温阶段(1200~1260℃)烧成时间为90 min,吸水率为0.5%、抗折强度为65 MPa、热膨胀系数为α_(20~800)=2.68×10~(-6)/℃。     

钙长石涂层预应力增强建陶瓷砖

采用方解石、石英、氧化铝原料制备钙长石涂层,通过调控涂层的组成对坯体产生压应力来提高陶瓷弯曲强度。研究了料浆黏结剂种类、涂层中的Al_2O_3含量、弹性模量、涂层与基体的截面比等因素对涂层制备及陶瓷弯曲强度的影响。结果表明:当涂层配方中Al_2O_3含量为17.5%(质量分数)、1%PVA作为黏结剂、烧结工艺为1 200℃保温0.5 h时,可获得厚度约80μm的钙长石涂层,制得的陶瓷样品硬度为630 kg/mm~2,弯曲强度从(62±3) MPa提升至(107±4) MPa,提升幅度为72.6%。     

Na2SO4-SiO2定形复合储能材料的制备及其性能

以无水硫酸钠和石英粉为主要原料制备了Na2SO4-SiO2复合储能材料。通过差热分析及成型压力、烧成温度和烧成保温时间对材料致密度、潜热、比热容的影响试验,确定了该材料的最佳制备工艺参数为:成型压力70 MPa,烧成温度950～1100℃,烧成保温时间90～150 min。对Na2SO4-SiO2复合储能材料的显微结构和性能进行了分析,结果表明:该储能材料由Na2SO4和SiO2两种物相组成,Na2SO4存在于SiO2陶瓷基体的微孔中;Na2SO4质量分数为50%的Na2SO4-SiO2复合储能材料在800～950℃的储能密度接近300 J.g-1,在950℃的热态耐压强度为4.3 MPa。     

Ti_2SnC原位自生TiC_(0.5)增强Cu基复合材料的制备及压缩特性

本文以Ti_2SnC陶瓷为先驱体,利用其高温下与Cu的反应原位自生TiC_(0.5)颗粒增强Cu基复合材料并研究了其压缩特性。通过差热分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等手段分析了Ti_2SnC与Cu的反应行为,并探讨了制备工艺对复合材料的物相组成、增强相形貌及材料特性的影响。结果表明,Ti_2SnC与Cu在900°C就开始发生反应,Ti_2SnC中的部分Sn原子逃逸扩散到Cu基体内,留下TiC_(0.5)作为增强相颗粒;随着温度的升高,反应程度加剧;当温度达到1150°C时,Ti_2SnC全部分解,形成亚微米TiC_(0.5)增强Cu(Sn)复合材料。TiC_(0.5)颗粒随保温时间增加而更加均匀地分布在基体内。对于初始Ti_2SnC体积含量为30%的TiC_(0.5)/Cu(Sn)复合材料,保温时间从0 h增加至2 h,其抗压强度和压缩变形率分别从1109 MPa±11 MPa和24.4%±0.6%增加到1260 MPa±22 MPa和28.9%±1.1%。     

常压烧结制备Al2O3/TiCN复合陶瓷材料

采用常压烧结的方法制备Al_2O_3/TiCN复合陶瓷,研究了试样成分、烧结温度对试样相对密度、抗弯强度、断裂韧性、Vickers硬度等力学性能的影响。结果表明:采用Al_2O_3 TiCN作为埋粉、氩气保护、在烧结温度低于1650℃,保温时间为1h时,烧结试样的相对密度最高为98.0％,其抗弯强度、断裂韧性、及硬度分别达到最大值,为851 MPa,5.94 MPa·m~(1/2),21.12 MPa。显微结构分析表明:TiCN颗粒弥散在Al_2O_3晶界处,晶粒细小,多在1 μm左右,分布均匀,TiCN与Al_2O_3颗粒相互交织在一起,抑制晶粒生长,从而起到了增韧补强作用,有利于材料力学性能的提高。从压痕裂纹尖端的扩展的扫描电镜照片可以看出:基体与增强相多个晶粒构成的裂纹桥联行为;而有的则在其初始或(和)末端与其他次主裂纹相互作用,形成裂纹偏转、分支与桥联的共存区,主要起作用的是TiCN颗粒弥散增韧机制,它将纯Al_2O_3陶瓷的断裂韧度从3.59 MPa·m~(1/2)提高到5.94 MPa·m~(1/2)。     

无机盐/石英基复合相变储能材料多孔陶瓷基体的制备

以石英为骨料,钾长石为高温粘结剂,木炭为造孔剂制备无机盐/石英基复合相变储能材料用的微米孔石英多孔陶瓷基体,采用正交实验法系统研究了骨料颗粒粒度、造孔剂粒度、造孔剂含量、高温粘结剂含量及烧成温度对石英多孔陶瓷的显气孔率和抗折强度的影响.研究结果表明,影响石英多孔陶瓷抗折强度的最主要因素是长石含量,其次是骨料粒度和造孔剂粒度;影响石英多孔陶瓷显气孔率的主要因素是造孔剂含量.制备微米孔石英多孔陶瓷的优化配方和工艺是:石英、木炭和长石均过325目筛,三者质量比为7:2:1,烧成温度为1270f,保温时间为1h.该陶瓷具有以下优良的性能:显气孔率为55.12％,体积密度为1.14 g,/cm3,抗折强度为3.14 MPa,抗压强度为7.12 MPa,平均孔径为13.87 μm且孔径分布范围较窄,96％的气孔孔径在9～21 μm之间.     

常压烧结制备ZrN(ZrON)-SiAlON复合陶瓷

以粉煤灰(≤74μm)、锆英石(≤44μm)和活性炭为原料,采用碳热还原氮化法在1 550℃保温6 h合成了ZrN-SiAlON复合材料。以加工成的ZrN-SiAlON复合微粉为主原料,加入聚乙烯醇结合剂,分别在1 450、1 500和1 550℃下埋炭粉常压烧结1 h制备ZrN(ZrON)-SiAlON复合陶瓷,研究了烧成温度对复合陶瓷相组成、显微结构和烧结性能的影响。结果表明:1)控制烧成温度可以制备出不同组成的β-SiAlON基复合陶瓷;在1 550℃保温1 h制备的复合陶瓷的主晶相为ZrN、ZrON和β-SiAlON(z=2,Si4Al2O2N6);2)从不同温度烧后试样的微观结构中均能观察到ZrN(ZrON)、β-SiAlON和一种铁硅系化合物存在,且ZrN(ZrON)颗粒均匀地分布于β-SiAlON基质中;3)提高烧成温度会使复合陶瓷的收缩率增大,当烧成温度由1 450℃升至1 550℃时,试样的体积收缩率由19.4%增加至40.3%。     

红柱石基刚玉-莫来石复相陶瓷的显微结构及性能

以红柱石颗粒为主要骨料,辅以莫来石颗粒和刚玉颗粒,硅微粉、铝微粉为基质料,经混合、困料及成型后,经不同温度下烧成4h,制得莫来石基刚玉-莫来石复相陶瓷,分析了烧成温度对复相陶瓷的物相组成、显微结构、烧成性能、力学性能及热学性能。结果表明:红柱石在高温下转化成针状和柱状莫来石改善复相陶瓷的烧成性能和抗热震性能;在1480℃烧成时,红柱石刚玉-莫来石复相陶瓷具有优越性能,其抗折强度为15.4MPa,耐压强度为91.6MPa,热膨胀系数为5.5×10-6/K,1100℃下水冷的抗热震次数达到99次。     

烧成制度对AlN陶瓷性能及显微结构的影响

为了制备结构致密的Al N陶瓷,在Al N粉末中加入2%(w)的Y2O3,经细磨、造粒、成型烘干后,在热压炉内于氮气气氛中1 800~1 950℃分别保温1~4 h无压烧结制得Al N陶瓷,并研究了烧成温度和保温时间对Al N陶瓷致密度、导热性及显微结构的影响。结果表明:随着烧成温度的提高和保温时间的延长,添加Y2O3的Al N陶瓷的晶粒趋于均匀,显气孔率下降,致密化程度提高;当烧成温度为1 850℃,保温时间达到2 h时,Al N陶瓷的相对密度达到99.8%,热导率达到94.8 W·(m·K)-1。     

工艺因素对α-Al2O3多孔陶瓷载体性能的影响

本文采用不同颗粒级配的α-Al2O3为骨料,以固相烧结法制备样品,采用扫描电镜分析试样的平均孔径;用真空法测显气孔率和吸水率;用机械拉力试验机测抗压强度。通过调整球磨时间、烧成温度、保温时间,探讨多孔陶瓷性能与工艺因素的关系。结果表明：球磨时间在1．5～2．5h,烧成温度在1200～1250℃。保温20～40min时,可制得平均孔径1～2μm、显气孔率40％～50％、抗压强度15～30MPa的α-Al2O3多孔陶瓷载体。