烧结温度对氧化铝陶瓷膜支撑体性能的影响

实验以α-Al_2O_3为骨料,TiO_2-MnO_2-MgO为复相烧结助剂,采用挤压成型法和固态粒子烧结法制备Al_2O_3陶瓷膜支撑体,并探究烧结温度对陶瓷膜支撑体性能的影响。通过压汞法、自制纯水通量测定装置、三点弯曲法、质量损失法、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对α-Al_2O_3陶瓷支撑体的孔隙率、纯水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率、晶相变化以及表面形貌等微观结构进行分析表征。研究结果表明:TiO_2-MnO_2-MgO能显著降低α-Al_2O_3陶瓷支撑体的烧结温度,烧结温度低于800℃,无法提供足够的激活能,支撑体没有新相生成;超过1 300℃时,支撑体纯水通量随着烧结温度升高而急剧下降。当烧结温度为1 300℃时,制得的支撑体性能良好,孔隙率达到了44.84%、抗折强度为80.21 MPa、纯水通量为8 979.37 L/(m~2·h·MPa)、酸/碱腐蚀质量损失率为0.87%/1.09%。     

烧结制度对TiO_2-MgO-MnO_2系α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能的影响

本实验采用挤出成型工艺和固态粒子烧结法制备出单管式α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体,研究了烧结制度对TiO_2-MgO-MnO_2系α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。实验通过SEM、XRD、三点弯曲法、质量损失法、液体静力称重法、自制纯水通量测定装置等方法对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体样品的微观形貌、物相组成、机械强度、抗酸碱性、孔隙率、纯水通量等性能进行分析表征。研究结果表明:α-Al_2O_3陶瓷管支撑体的最佳烧结温度为1300℃,此时制备出的支撑体试样孔隙率达到了44.84%、抗折强度为80.21MPa、纯水通量为8979.37L/m~2·h·MPa、酸/碱腐蚀重量损失率仅为0.87%/1.09%。同时最终确定了试样的烧结制度为:在30-200℃、200-350℃、350-800℃、800-1300℃四个温度段内,分别以2℃/min、4℃/min、4℃/min、2℃/min的升温速率匀速升温,分别在350℃、800℃和1300℃下保温30min、60min和120min,烧结完成后自然冷却至室温。     

Al_2O_3陶瓷膜支撑体制备方案的优化探究

以α-Al_2O_3为骨料,选取造孔剂羧甲基纤维素、复相烧结助剂二氧化钛和氧化铜、润滑剂丙三醇四种工艺因素的加入量,设计L25(5~4)正交实验,在1200℃温度下烧结制备支撑体,从而得到最佳制备方案。通过测定每组实验所制备支撑体的孔隙率和抗折强度,得到各添加剂对孔隙率和抗折强度影响程度的主次顺序是造孔剂润滑剂复相烧结助剂。采用压汞仪、万能材料试验机、扫描电镜和实验室自制装置等实验设备对成品进行表征量的测试。结果表明:羧甲基纤维素、丙三醇、二氧化钛+氧化铜的最佳添加量分别为4%、3%和1.5%+3%,在该最佳配比下制备的支撑体孔隙率可达33%,纯水通量5107.68 L/m~2·h·MPa,抗折强度104.4 MPa,微观结构良好。     

α-Al_2O_3对黄土陶瓷膜支撑体性能的影响

以黄土为骨料,α-Al_2O_3为添加剂,采用滚压成型法和溶模芯法制备单管式黄土基无机陶瓷膜支撑体,分析α-Al_2O_3的添加量对支撑体性能的影响。通过激光粒度仪、压汞仪、XRD、微机控制电子万能试验机、SEM和自置装置对原料的粒径分布、成品的孔径大小及分布、晶型、抗折强度、表面形貌、孔隙率和纯水通量进行表征分析。结果表明:随着α-Al_2O_3添加量的增加,支撑体的抗折强度增加,平均孔径、孔隙率和纯水通量下降明显;当α-Al_2O_3添加量(质量分数)为20%,烧结温度为1 100℃时,支撑体的纯水通量为1 995.56 L/(m~2·h·MPa),平均孔径为1 027.65 nm,孔隙率为19.659 8%,抗折强度为263.768MPa,酸(碱)腐蚀质量损失为1.567%(0.178%)。     

烧结助剂CuO掺杂对黄土基陶瓷支撑体性能的影响

采用传统固相烧结法制备黄土基陶瓷支撑体,利用X射线衍射仪、扫描电镜等探讨烧结助剂CuO对陶瓷晶相结构、微观形貌及宏观性能的影响规律,测定了样品的抗折强度、水通量、酸碱腐蚀率等性能指标。结果表明:添加CuO能有效降低黄土基陶瓷支撑体的烧结温度。支撑体微观晶相组成主要为石英、蓝晶石和尖晶石。在固液传质作用下,陶瓷晶粒明显长大,形状改变。烧结温度为1030℃,保温2h,添加1.5wt%烧结助剂CuO的条件下制备出的管状支撑体综合性能最优,此时支撑体的抗折强度为32.19MPa、纯水通量为1590.02L·(m~2·h·MPa)~(-1)、酸碱腐蚀率为0.01/0.009。     

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。     

CeO_2-TiO_2-La_2O_3复合烧结助剂对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷性能影响研究

以氧化锆(3Y-ZrO_2)和氧化铝(Al_2O_3)为主要原料,以CeO_2-TiO_2-La_2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷。探讨了配方组成和烧结温度对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷体积密度、抗弯强度等性能的影响。采用激光粒度仪对氧化铝粉体和氧化锆粉体的粒度大小进行分析,同时采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对烧结样品的物相组成和显微结构进行分析。实验结果表明:本实验所采用的氧化铝和氧化锆粉体纯度较高,符合使用要求。当添加剂中TiO_2加入量为2.0%时,Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷在1450℃烧结后的综合性能最佳,其对应的体积密度和抗弯强度分别为3.73g/cm3和353.83MPa。     

烧结温度对黄土陶瓷膜支撑体性能的影响

实验以洛川黄土为骨料,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为烧结助剂.利用滚压成型法、固态离子烧结法来制备黄土陶瓷膜支撑体,并对制备的支撑体的性能影响因素进行了探究.通过压汞法、三点弯曲法、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及自制装置对支撑体试样进行测试.分别研究孔径分布、孔隙率、抗折强度、晶相变化、表面形貌、酸碱腐蚀率以及纯水通量等对黄土陶瓷膜支撑体性能的影响.研究结果表明:十二烷基苯磺酸钠能显著降低黄土陶瓷膜烧结时候的温度.当烧结温度小于1000℃时,支撑体中没有新物质生成;当烧结温度大于1090℃时,纯水通量随烧结温度的升高呈现出下降趋势;当烧结温度恰好达到1070℃,此时制得的支撑体性能良好,中值孔径为6975.9 nm、抗折强度37.83 MPa、孔隙率20.65％、纯水通量1943.70 L/(m2·h·MPa)、酸/碱腐蚀率0.340％/0.195％.     

不同复相添加剂和烧结条件对90氧化铝陶瓷性能的影响

采用复相添加剂MnO_2-TiO_2、MgO-TiO_2、TiO_2-MnO_2-MgO、MnO_2-TiO_2-La2O_3和TiO_2-MgO-La2O_3作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,研究不同添加剂和不同的保温时间对90氧化铝陶瓷烧结性能及力学性能的影响。采用激光粒度分析仪对球磨前后粉料粒度大小及其分布进行测定。实验结果表明:当选择MnO_2-TiO_2-La2O_3作为添加剂、烧结温度为1450℃、保温时间为4h时,90氧化铝陶瓷的综合性能最佳,其对应的抗弯强度和洛氏硬度分别为342.88MPa和86.5HRA。     

烧结制度对铝矾土/黄土基支撑体性能影响

试验以铝矾土和黄土为骨料,白云石为成孔剂,采用滚压成型法和固态粒子烧结法制备低成本无机陶瓷膜支撑体,并探究烧结制度对支撑体性能的影响。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞法、三点弯曲法、质量损失法、自制纯水渗透率测定装置等方法对支撑体的晶相变化、微观形貌、孔隙率、抗折强度、酸碱腐蚀率、纯水渗透率进行分析表征。结果表明:支撑体晶相组成主要为刚玉(Al_2O_3)、石英(SiO_2)、莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)和钙长石(CaO·Al_2O_3·6SiO_2);烧结温度为1 140℃,保温9 h制备出的支撑体综合性能最优,此时的支撑体纯水渗透率为4.02 m~3/(m~2·h·MPa),抗折强度为30.24 MPa,孔隙率为28.59%,耐酸、碱腐蚀率分别为97.73%和99%。     

壳聚糖凝胶注模成型Al_2O_3陶瓷的致密化及力学性能研究

以α-Al_2O_3粉为原料,BaO+Ti O2为烧结助剂,壳聚糖为有机单体,戊二醛为交联剂,采用凝胶注模法制备了Al_2O_3陶瓷坯体,利用无压烧结工艺实现了Al_2O_3陶瓷的致密化。研究了壳聚糖含量及固相含量对Al_2O_3陶瓷的显微结构及力学性能的影响规律以及壳聚糖的固化机理。试验结果表明,壳聚糖通过发生聚合反应,形成网络结构,使Al_2O_3粉原位固化。BaO+TiO_2烧结助剂通过实现液相烧结及固溶机制,促进材料致密化。随着壳聚糖含量及固相含量增加,Al_2O_3陶瓷的致密度及抗弯强度均呈先增加后降低趋势。     

硅藻土/α-Al_2O_3中空纤维膜的制备与表征

文中采用相转化烧结的方法制备了硅藻土/α-Al_2O_3中空纤维膜,研究了硅藻土百分含量和烧结温度对制备的中空纤维膜性能的影响,该中空纤维膜具有较高的纯水通量和较高的机械强度,在硅藻土百分含量为10%,烧结温度为1 250℃,烧结时间为2 h的条件下,制备的硅藻土/α-Al_2O_3中空纤维膜抗弯强度为15.83 MPa,在操作压力为0.15 MPa时,纯水通量为3 227.18 L/(m~2·h),平均孔径范围为0.27～0.40μm,泡压范围为0.22～0.43 MPa。在大肠杆菌的去除试验中,去除率达到99.99%以上,能够有效去除饮用水中的大肠杆菌,可用于饮用水的微滤除菌应用。     

包覆型Al_2O_3粉体制备低温烧成多孔陶瓷膜支撑体

采用22μmα-Al2O3为骨料,0.5μmα-Al2O3为烧结助剂,一是采用简单机械混合得到上述2种氧化铝的混合粉体,二是通过粉体表面修饰的方法,将0.5μmα-Al2O3包覆在22μmα-Al2O3表面得到包覆型氧化铝粉体。采用上述2种原料,通过干压成型法制备出片状多孔支撑体,考察了不同烧成温度下2种粉体路线制备出的多孔支撑体的弯曲强度、平均孔径、孔隙率和纯水通量。结果表明:在获得相同支撑体性能的前提下,以包覆型氧化铝粉体为原料制备出的支撑体的烧成温度大大低于采用简单机械混合后粉体制备支撑体的。在1550℃的烧成温度下,包覆型氧化铝粉体制备的支撑体的机械强度为34.2MPa,孔隙率为34%,平均孔径为2.34μm,纯水通量为205m3/(m2·h·MPa)。     

添加剂B_2O_3对SiC/h-BN复相陶瓷低温烧结行为及性能的影响

以乱层结构h-BN(t-BN)和SiC纳米粉体为原料,B_2O_3为烧结助剂,利用放电等离子烧结技术(SPS)制备出SiC/h-BN复相陶瓷。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对试样的物相组成和显微结构进行分析,研究烧结助剂含量对SiC/h-BN复相陶瓷的低温烧结行为、致密化、微观结构及力学性能的影响。结果表明:利用SPS低温烧结方法,添加少量B_2O_3添加剂,可有效地提高复相陶瓷的致密度和力学性能。与无添加剂烧结样品相比,烧结助剂的添加降低了样品烧结收缩起始温度,促进样品中片状h-BN晶粒的移动和重排,提高了颗粒间的结合强度。随着烧结助剂添加量的增加,复相陶瓷致密度显著增加,强度和韧性均呈现先增加后降低的趋势,在B_2O_3添加量为5%时,复相陶瓷相对密度和各项力学性能较高,其相对密度、抗弯强度、断裂韧性和弹性模量分别为96.92%、274.7MPa、2.91MPa·m1/2和127.2GPa,但添加过多B_2O_3,则不利于提高复相陶瓷的力学性能。     

MgAl2O4掺杂对ZTA-MgAl2O4复相陶瓷力学及热学性能的影响

以Al_2O_3、Zr O_2、MgO为初始粉末,采用放电等离子体烧结(SPS)制备ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷,研究MgAl_2O_4掺杂对ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷微观结构,力学及热学性能的影响。结果表明:ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷物相包括α-Al_2O_3、t-Zr O_2和MgAl_2O_4,烧结过程中MgO与Al_2O_3完全反应生成MgAl_2O_4;随MgAl_2O_4添加量增加,复相陶瓷Vickers硬度由21 GPa逐渐降低至17.5 GPa;而断裂韧性及抗弯强度呈现先增大后减小的趋势,当MgAl_2O_4添加量为15%(体积分数)时,断裂韧性和弯曲强度达到最大值,分别为8.55 MPa·m~(1/2)和1 056 MPa;此外,相同测试温度下复相陶瓷热导率随MgAl_2O_4添加量的增加逐渐减小,如温度为50℃时复相陶瓷热导率由18.5 W/(m·K)逐渐降低到14.3 W/(m·K)。     

等离子喷涂制备Al_2O_3-Cr_2O_3复相涂层组织及性能

采用等离子喷涂技术在45钢基体上制备Al_2O_3-Cr_2O_3复相涂层,通过SEM、XRD、万能试验机、硬度仪和磨损试验机等设备测定并分析了涂层组织结构,物相组成,以及涂层结合强度、孔隙率、硬度、磨损率等性能。结果表明:随着Cr_2O_3含量的增加,γ-Al_2O_3亚稳定相的比例逐渐降低,α-Al_2O_3稳定相的比例逐渐提高;复相涂层相比单一涂层,组织更加致密,综合性能更优,并且在40%氧化铬含量时最佳:孔隙率1.1%,结合强度12 MPa,剪切强度23.45 MPa,硬度为1010 HV,磨损率0.34%。     

烧成温度对MgO-TiO2复合无机陶瓷微滤膜支撑体性能的影响

采用添加造孔剂高温烧结法制备了氧化镁-二氧化钛（MgO-TiO₂）复合无机陶瓷微滤膜支撑体。分别研究了相同烧结制度下不同最高烧结温度、相同最高烧结温度不同的烧结制度下样品的孔隙率、抗弯强度及纯水通量的变化情况。采用热重分析（TG-DSC）、电子扫描电镜（SEM）和万能试验机等对样品进行热分析、观察样品形貌及抗弯强度等性能测试。研究表明,最高烧结温度和烧结制度对样品的性能有很大影响,采用最高烧结温度为1 400 ℃、升温速率分别为4、8、2 ℃/min的1400-482烧结制度所制备的支撑体的性能最佳,孔隙率为37.57%,抗弯强度为108.65 MPa,纯水通量为4 040 L/（m²?h?MPa）。     

烧结温度和TiO_2掺杂量对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用Mg O–Cu O–TiO_2添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备氧化铝(Al_2O_3)陶瓷。研究了TiO_2掺杂量和烧结温度对氧化铝陶瓷材料微观结构、相组成和介电性能的影响。结果表明:掺杂适量的TiO_2有利于Al_2O_3陶瓷晶粒生长以及致密化。随着TiO_2添加量的增加,烧结体致密度、介电常数和Q·f值都呈现先升高后降低趋势,随着温度的升高,Al_2O_3陶瓷样品致密度也呈先升高后降低趋势。当烧结温度为1 500℃、TiO_2掺杂量为0.8%(质量分数)时,Al_2O_3陶瓷样品的综合性能良好:相对密度为97.89%,介电常数为9.89,品质因数Q·f为38 028 GHz。     

烧结助剂添加量对微波烧结3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷性能的影响

本文分别以TiO2和MgO纳米粉体为烧结助剂,采用微波烧结技术制备了3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷.研究了烧结助剂含量对材料相组成、致密化及力学性能的影响,通过XRD分析了复相陶瓷中t-ZrO2相的相对量变化,并采用SEM观察了弯曲断裂断口形貌.结果表明:随烧结助剂添加量的增加,微波烧结复相陶瓷的致密度、硬度和弯曲强度均有所增加,均优于传统烧结性能,陶瓷颗粒更细.烧结助剂添加量为0.2wt％ MgO、0.4wt％ TiO2,在1300℃微波烧结30 min时试样的致密度为98.1％,显微硬度和抗弯强度分别达18.9 GPa和626 MPa.     

Gd2O3对O'-Sialon/Si3N4复相陶瓷结构与性能的影响

以α-Si_3N_4粉和黑刚玉为原料、Gd_2O_3为烧结助剂,采用无压烧结工艺制备了O’-Sialon/Si_3N_4复相陶瓷材料,研究了Gd_2O_3添加量和烧结温度对样品性能、相组成和显微结构的影响,探讨了Gd_2O_3对复相陶瓷的作用机理。结果表明:复相陶瓷主晶相为α-Si_3N_4、β-Si_3N_4和O’-Sialon,添加Gd_2O_3一方面可在高温烧结过程中形成液相,促进α-Si_3N_4的"溶解–析出"过程,有利于α-Si_3N_4向β-Si_3N_4的晶型转变以及β-Si_3N_4晶粒的生长;另一方面可促进α-Si_3N_4与Al_2O_3和Si O_2的固溶反应,生成O’-Sialon相,使样品中O’-Sialon含量增加。当Gd_2O_3添加量为6%(质量分数)时,经1 600℃烧结的样品SN-G6性能最佳:气孔率为23.29%;体积密度为2.31 g·cm~(–3);抗折强度达到105.57 MPa。