TiO_2对堇青石多孔陶瓷微观结构和性能的影响

以叔丁醇为成形介质和造孔剂,二氧化钛为烧结助剂,采用凝胶注模成形和无压烧结工艺制备堇青石多孔陶瓷.研究了添加5%(体积分数,下同)二氧化钛对堇青石多孔陶瓷的气孔率、微观结构、力学性能和气孔结构的影响,并对样品的断口形貌进行观察.结果表明,在1175 ℃烧结温度条件下,与不添加二氧化钛相比,当二氧化钛含量为5%时,所得堇青石多孔陶瓷的气孔率和开口气孔率分别由76.9%和96.4%下降为72.4%和95.1%,线性收缩率从20.7%提高到22.1%,而抗压强度则由3.23 MPa提高到5.83 MPa,气孔尺寸均呈单峰分布,中位孔径由2.29 μm下降到1.62 μm.二氧化钛的加入提高了堇青石粉末的低温烧结性能,在未明显降低堇青石多孔陶瓷气孔率以及未改变其气孔结构、孔径尺寸分布的前提下,材料的力学性能得到了显著改善.     

发泡剂浓度对钙长石多孔陶瓷结构与性能的影响

以α-Al_2O_3、Si O_2和Ca CO_3为主要原料,采用泡沫注凝法+无压烧结法制备了钙长石多孔陶瓷。通过调控发泡剂浓度获得不同气孔结构的多孔陶瓷样品。采用XRD,SEM分析了样品的物相组成和显微结构,测试了制备材料的气孔率、体积密度、抗压强度等性能。探究了发泡剂浓度对制备材料的显微结构与性能的影响。结果表明,在相同烧结温度下,发泡剂浓度对制备材料的物相组成影响不大。随着发泡剂浓度的增大,气孔率先增加后缓慢下降,中位孔径先增大再减小后再增大,而抗压强度呈先下降后增加趋势;在发泡剂浓度为0.5~32 g/L的范围内,制备材料的气孔率为82.14%~90.61%,中位孔径为70~130μm,抗压强度为0.14~3.84 MPa。     

冶金硅渣烧结多孔微晶玻璃的结构及性能

以冶金硅渣为主要原料,采用水淬粉体直接烧结工艺,制备多孔微晶玻璃。利用XRD、DTA/TG、SEM以及图像分析等技术,研究烧结工艺对多孔微晶玻璃气孔孔径、表观密度、晶相组成以及抗压强度的影响。结果表明:多孔微晶玻璃的气孔孔径随烧结温度升高以及烧结时间延长而增大,随升温速率的增大先增大后减小;表观密度随烧结时间延长逐渐增大,随烧结温度升高和升温速率增大呈现出先减小后增大的趋势;抗压强度随烧结温度升高先缓慢增大后急剧降低。多孔微晶玻璃最佳烧结工艺是以30℃/min的升温速率加热到800℃烧结30 min,此时多孔微晶玻璃的平均孔径为1.2 mm,表观密度为0.81 g/cm~3,抗压强度为4.6 MPa。     

石英质高温闭孔泡沫陶瓷的制备

采用发泡法，以石英为主料，钾长石作熔剂，并添加适量的CaSO4作发泡剂，PVA为粘结剂，干压成型后于1600℃下制备高温闭孔泡沫陶瓷。综合运用SEM、XRD等测试手段对泡沫陶瓷的孔径分布、显微结构、物相组成等进行了表征。结果表明，泡沫陶瓷的气孔率高达63．29％（闭孔气孔率为58．07％，开孔气孔率为5．22％）；体积密度为0．716g／cm^3：抗压强度为4．56MPa：导热系数为0．137W／（m·K）；主晶相为方石英；且孔径和气孔率随着烧成温度升高以及保温时间延长而增大，气孔率越高，泡沫陶瓷的抗压强度越小，导热系数也越小；在相同气孔率的情况下，气孔孔径越小，泡沫陶瓷的导热系数越小。     

高强度碳化硅泡沫陶瓷的制备及其抗压强度研究

选用Al2O3、Y2O3作为烧结助剂,通过有机模板复制法及多次浸渍涂覆工艺制备出高强度碳化硅泡沫陶瓷材料。系统地研究了原料组成、烧结温度等工艺参数对制得的碳化硅泡沫陶瓷物相组成、宏观结构、微观结构的影响,同时对陶瓷的气孔率、力学性能等进行了测试。结果表明:通过选取不同PPI值的有机泡沫模板,泡沫陶瓷宏观孔径可控;随着涂覆次数的增加,陶瓷体孔径减小、孔棱直径增加;随着烧结温度的提高,孔棱致密度增加,抗压强度显著提高;在1700℃下获得了20PPI值,气孔率为77%,抗压强度达2.48MPa的碳化硅泡沫陶瓷。     

烧结助剂对高气孔率SiC陶瓷结构和性能的影响

由叔丁醇、丙烯酰胺和SiC粉及烧结助剂组成固相含量为10%(体积分数)的陶瓷浆料,采用凝胶注模成型和无压烧结工艺制备多孔SiC陶瓷,研究Al2O3和Al2O3+SiO2这两种烧结助剂体系对多孔SiC陶瓷的气孔率、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Al2O3+SiO2复合烧结助剂明显改善SiC陶瓷的烧结性能,与采用单一的Al2O3烧结助剂相比,SiC样品的烧结温度和莫来石的生成温度均降低50℃左右;两种不同的烧结助剂制成的试样中的气孔均呈很窄的单峰分布,中位孔径为2μm左右;随烧结温度的升高压缩强度增大,而气孔率变化不大;以Al2O3+SiO2为烧结助剂、在1 400℃烧结的试样的气孔率和强度分别达到70.57%和17.74 MPa。     

高强度多孔氮化硅陶瓷的制备及性能研究

以氮化硅为原料,以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模成型工艺和无压烧结工艺,制备出具有高强度和高气孔率的多孔氮化硅陶瓷。在浆料中初始固相含量固定为10vol%的基础上,研究烧结温度和保温时间对多孔氮化硅陶瓷材料的气孔率、孔径尺寸分布、物相组成及显微结构的影响,分析抗弯强度与结构之间的关系。结果表明,通过改变烧结温度和保温时间,可制备气孔率63.3%~68.1%的多孔氮化硅陶瓷;气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.97~1.42μm;抗弯强度随烧结温度提高或保温时间延长单调增大,在1750℃保温1.5h下达到最大值(74.2±8.8)MPa。     

利用粉煤灰和玻璃废料制备泡沫陶瓷的烧成工艺

以粉煤灰和废玻璃为主要原料制备了绿色环保泡沫陶瓷材料。采用发泡工艺,选取碳化硅发泡剂掺入基料中,研究了烧成温度和保温时间对泡沫陶瓷的体积密度、显气孔率和抗压强度的影响。结果表明:以质量分数40%粉煤灰、42%废玻璃、18%钠长石为基料配方,外掺0.5%Si C作为发泡剂,在烧成温度1130℃,保温15 min的工艺下,所获得的泡沫陶瓷孔径在1.5 mm以内,气孔分布均匀,体积密度为0.39 g/cm3,抗弯强度为4.60 MPa,显气孔率为18.6%。该研究结果可为废弃物高附加值的利用提供一种新途径。     

凝胶注模成形空心叶片用氧化铝陶瓷型芯性能研究

采用凝胶注模成形方法制备氧化铝陶瓷型芯材料,研究其气孔率、体积密度和室温抗弯强度随固相体积含量和烧结温度的变化规律。结果表明,在所研究的固相含量范围内,随着固相含量的不断增加,氧化铝陶瓷型芯的气孔率逐渐减小,体积密度和抗弯强度逐渐增大。在所研究的烧结温度范围内,随着烧结温度的不断升高,氧化铝陶瓷型芯的气孔率逐渐减小,体积密度和抗弯强度逐渐增大。当固相含量为50vol.%,在1 300℃烧结后,型芯样品的抗弯强度为13.3 MPa;在1 600℃烧结后,型芯样品的抗弯强度增加到57.6 MPa。     

初始浆料中固相含量对莫来石多孔陶瓷显微结构和性能的影响

以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模工艺制备莫来石多孔陶瓷,研究不同固相含量对莫来石多孔陶瓷的显微结构、气孔率、气孔尺寸及分布、压缩强度和室温热导率的影响。实验结果表明,莫来石多孔陶瓷的气孔率和开气孔率分别在54.9%~61.2%和50.8~55.5%;气孔分布均匀且呈单峰分布,气孔孔径为2.34~3.52μm;在相同的烧结制度下,固相含量升高,莫来石多孔陶瓷的收缩率变小,气孔率降低,压缩强度和热导率明显升高,最高强度达59.5MPa,最低热导率为0.408W/m·K。     

有机硅树脂粘结Al_2O_3粉制备陶瓷型芯

以球形Al_2O_3颗粒为基体、液态有机硅树脂为粘结剂,通过干压法制备Al_2O_3陶瓷型芯,考察有机硅树脂加入量对焙烧后陶瓷型芯微观组织形貌、物相组成、显气孔率、线性收缩率、体积密度以及抗弯强度的影响。结果表明,1 500℃烧结温度下,有机硅树脂浓度为0.5wt%时,其均匀分布在球形Al_2O_3颗粒周围,此时陶瓷型芯显气孔率为39%、体积密度2.4 g/cm~3、线性收缩率0.7%及抗弯强度35.9 MPa,在硅树脂考察范围内抗弯强度达最高。     

无压烧结制备YAG多孔陶瓷的工艺及性能

为了能够利用YAG优异的性能开发出更多的功能材料,通过调整无压烧结技术工艺参数成功制备YAG多孔陶瓷材料。结果表明:1500℃烧结的YAG多孔陶瓷的气孔率与1550℃烧结的陶瓷相近,但是1550℃制备的陶瓷具有较多烧结颈使抗压强度较高。保温2 h的样品与保温1 h的样品进行对比表明,保温2 h样品包裹气泡长大使气孔率高,液相较多颗粒联接牢固使抗压强度高。升温速度为5℃/min制备的陶瓷比升温方式10℃/min制备的陶瓷气孔率和抗压强度都高。在800℃排碳所制备的样品的气孔率和抗压强度都比1000℃排碳的高。通过分析工艺参数与性能之间的内在联系,得出烧结温度为1550℃,保温2 h,升温速度为5℃/min,800℃排碳时间1 h制备的YAG多孔陶瓷材料较为适合,其材料气孔率为59.4%,抗压强度为8.55 MPa。     

发泡制备泡沫陶瓷砖

如今泡沫陶瓷类的材料运用随处可见,尤其是在废气处理、工业净化、火电厂防腐等方面的使用。本文采用发泡工艺,以高岭土、二氧化硅、三氧化二锑和硼酸等原料,选取适量的发泡剂,在1100℃烧结温度下制备具有一定孔径的泡沫陶瓷样品。通过扫描电镜表征了泡沫陶瓷样品的气孔结构,综合热分析确定烧成曲线,测试泡沫陶瓷的吸水率、容重、显气孔率等性能。实验结果表明:当以0.9%炭黑和1.8%SiC一起作为发泡剂,7.5%Sb_2O_3作为供氧剂,三聚磷酸钠作为分散剂,聚乙烯醇作为高温粘结剂。可制得密度0.79cm~3,吸水率43%,显气孔率35%,外观完整的泡沫陶瓷。     

稀土氧化钇基陶瓷型芯材料的制备研究

通过改变硅树脂含量、烧结温度和保温时间,研究其对稀土Y_2O_3基陶瓷型芯性能的影响规律。试验结果如下:随硅树脂含量增加,样品的体积密度逐渐减小,抗弯强度逐渐降低;随烧结温度升高,样品的体积密度逐渐增加,气孔率逐渐减小,抗弯强度逐渐增大;随保温时间延长,样品的体积密度和抗弯强度呈逐渐上升的趋势,气孔率先下降在保温1 h后无明显变化。当硅树脂含量为3%,烧结温度为1 600℃,保温时间为240 min时,样品的综合性能最佳,其抗弯强度为50.77 MPa,气孔率为21.13%。     

凝胶-发泡法制备多孔氧化铝隔热材料的研究

结合凝胶注模和发泡法制备了多孔氧化铝隔热材料,研究了发泡剂用量、固相含量和烧结温度等对氧化铝陶瓷气孔率的影响.结果表明,当发泡剂用量为1 wt％、固相含量为45vol％、烧结温度为1500℃时,可制备出总气孔率和闭气孔率高、孔径较小且分布均匀、强度高和热导率低的多孔氧化铝陶瓷.     

造孔剂添加量对凝胶注模成型工艺制备8YSZ多孔陶瓷性能的影响

采用叔丁醇基凝胶注模成型工艺结合添加造孔剂法制备了高固相含量的YSZ多孔陶瓷。研究了固相含量为50%(体积分数)时,不同造孔剂添加量对烧结8YSZ多孔陶瓷的孔径及其分布、气孔率、抗弯强度以及热导率的影响。研究结果显示:8YSZ多孔陶瓷的气孔分布均匀,孔径在10μm左右,孔壁致密;气孔率在22.9%～39.8%之间,且随着造孔剂添加量的增加而增加;抗弯强度随着造孔剂添加量的增加而减小,最高可达(85.24±2.31)MPa;热导率在0.735～1.108W/m·K之间,且随着造孔剂添加量的增加而降低。上述结果表明,凝胶注模工艺中同时添加造孔剂不仅可以实现高固相含量多孔陶瓷的制备,而且可以同时实现孔结构可控,最终得到兼具有高强度、高气孔率和低热导率的8YSZ多孔陶瓷。     

烧结温度对镁铝尖晶石质陶瓷球形铸造砂性能的影响

陶瓷球形铸造砂具有耐高温、高强度、低破碎率、良好的流动性等优点,可适用于各种恶劣浇铸环境。本文以阳泉特级铝矾土及轻质氧化镁为原材料,通过固相烧结法制备了陶瓷球形砂。结果表明,随着烧结温度的升高,材料中镁铝尖晶石相逐渐发育长大,并被液相所润湿包覆,材料气孔率下降,抗弯强度与体积密度升高;升温至1 500℃及以后,材料的体积密度、气孔率及抗弯强度趋于稳定。     

基于冰冻干燥法制备高气孔率氧化铝多孔陶瓷

利用冷冻干燥法制备多孔氧化铝陶瓷。系统讨论了影响多孔陶瓷微观结构的主要因素。结果表明:固体含量显著影响多孔陶瓷试样的强度和气孔率;粘结剂的添加对于多孔结构的保持很重要;烧结温度对最终的孔径分布和微观结构有较大影响。以水玻璃为粘结剂,可以显著提高多孔陶瓷的机械强度,但会对气孔率有一定的影响,少量添加可以提高气孔率,当加入量超过30%后,气孔率、孔径开始减小而对应的抗压强度会有一定的提高。     

烧结温度对碳化硅-氧化铝陶瓷过滤器性能的影响

采用有机泡沫浸渍工艺制备陶瓷过滤器,探讨了烧结温度对SiC基泡沫陶瓷过滤器性能的影响.结果表明:随着烧结温度的提高,SiC基泡沫陶瓷过滤器的抗压强度和热震稳定性呈现先增加后降低的趋势,当烧结温度为1430℃时两种性能均较高;此时由于在陶瓷中晶粒尺寸均匀、气孔和玻璃相含量较少,并且相中含有较多的莫来石相和较少的方石英相因此其综合性能最佳,此时陶瓷的容重为0.5 g/cm3,抗压强度为2.7 MPa,1100℃-室温热循环次数为27次.     

多孔β-磷酸三钙支架材料的制备

采用泡沫浆料与三维凝胶叠层技术,成功制备了具有合适孔径和良好连通性的多孔β-磷酸三钙支架.研究了不同烧结温度和浆料固相含量对支架材料性能的影响.在优选的工艺参数下,所得到的多孔支架气孔率为72.9%～76.0%,抗压强度为4.9MPa～5.8MPa,其性能可以满足骨组织工程的需要.