助烧剂和造孔剂对真空烧结SiC多孔陶瓷性能的影响

以粒度≤0.063mm的SiC为主要原料,分别加入30%(质量分数)的Al2O3-Y2O3与10%的Al2O3-高岭土复合助烧剂,并外加不同量(分别为12.8%、26.3%、30.0%和36.4%)的造孔剂羧甲基纤维素钠(CMC),制样后首先在空气炉中经过300℃2h或1100℃4h的预烧,然后在真空炉中于1550℃4h真空烧结而制备成SiC多孔陶瓷,并研究了助烧剂种类以及造孔剂CMC外加量对SiC多孔陶瓷显微组织、显气孔率及抗折强度的影响。结果显示:采用Al2O3-Y2O3作为助烧剂的SiC多孔陶瓷比Al2O3-高岭土作助烧剂的具有较高的抗折强度,显气孔率稍有减小;随着羧甲基纤维素钠量的增加,加入两种助烧剂的SiC多孔陶瓷均表现为显气孔率增加,抗折强度降低。     

Al_2O_3多孔陶瓷的制备及性能

以煅烧α-Al_2O_3微粉为原料、粘土为高温烧成粘结剂、羧甲基纤维素为成型粘结剂,采用模压成型法制备了氧化铝多孔陶瓷,运用TG-DSC、SEM、XRD等手段研究了烧成温度、粘土含量对氧化铝多孔陶瓷微观形貌、物相结构、线收缩率、气孔率及力学性能的影响。结果表明:在烧结温度为1400℃时,氧化铝多孔陶瓷出现液相烧结,1500℃时液相烧结随粘土含量的增加更加明显;粘土在高温下促进了氧化铝多孔陶瓷的致密化使得线收缩率增大、气孔率降低、抗折强度提高。烧成氧化铝多孔陶瓷的主晶相为α-Al_2O_3,并有少量的莫来石相,莫来石由粘土在高温下转变得到。1400℃烧成的氧化铝多孔陶瓷综合性能优异,其气孔率介于28.6%~33.7%之间,抗折强度介于37.0~64.0 MPa之间。     

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。     

原料配比对聚合物模板法制备SiC-Al_2O_3多孔陶瓷性能的影响

为制备出性能优异、价格合理的多孔陶瓷,以工业碳化硅粉和电熔白刚玉粉为主要原料,采用聚合物模板法在1 450℃烧结2 h制备了SiC-Al_2O_3多孔陶瓷,主要研究了碳化硅粉与电熔白刚玉粉的质量比(分别为1∶3、1∶1和3∶1)对多孔陶瓷的外观形貌、物相组成、烧结性能和抗热震性能的影响。结果表明:以工业碳化硅粉和电熔白刚玉粉为主要原料,采用聚合物模板法在1 450℃保温2 h可制备出孔分布较均匀,烧后线收缩率、显气孔率和体积密度分别为4.70%、67.17%和0.83 g·cm-3,抗热震循环次数达24次(空冷15次,水冷9次)的SiC-Al_2O_3多孔陶瓷;其主要物相为α-Al_2O_3和Al_6Si_2O_(13),还含有少量SiC相和游离SiO_2相。当m(碳化硅)∶m(白刚玉)=1∶1时,多孔陶瓷的综合性能较优。     

微晶石墨对不烧Al_2O_3-C耐火材料性能的影响

为了探寻微晶石墨替代鳞片石墨在含碳耐火材料中应用的可行性,以烧结板状刚玉、鳞片石墨、微晶石墨、Si粉、SiO_2粉和α-Al_2O_3粉为原料,以热固性酚醛树脂为结合剂混合均匀后,在150 MPa压力下压制成25mm×25 mm×140 mm的长条试样,经220℃保温24 h后制备不烧Al_2O_3-C试样。研究了微晶石墨加入质量分数分别为0、2%、4%和6%对不烧Al_2O_3-C耐火材料性能的影响。结果表明:随着微晶石墨加入量的增加,试样的体积密度略有升高,常温抗折强度和耐压强度稍有提高,高温抗折强度有所增加,抗热震性稍有提高,抗渣侵蚀性有所下降。     

高岭土为助烧剂制备多孔陶瓷膜支撑体

陶瓷膜分离技术广泛应用于石油化工,食品加工,生物医学,催化过滤等领域。目前,陶瓷膜的多孔支撑体主要以氧化铝为原料。为保持较小的渗透阻力,通常使用大粒径氧化铝的,其煅烧时需要很高的温度,能耗很高,导致多孔支撑体的成本很高。为降低其制备成本,本文采用以刚玉粉(W40,平均粒径为40μm)为主要原料,以高岭土,滑石等为塑性剂和助烧剂,研究了助烧剂含量、烧结温度对多孔陶瓷支撑体的抗折强度,孔隙率以及平均孔径的影响。实验结果表明:高岭土含量的增加会导致多孔陶瓷的孔径降低和抗折强度降低;加少量的烧滑石能明显降低多孔陶瓷的烧结温度;90wt%W40粉,2wt%烧滑石,8wt%高岭土,经1510℃煅烧2h后得到的多孔陶瓷的抗折强度为153.6MPa,孔隙率为29%,平均孔径为6.6μm。所得多孔陶瓷适于用作多孔陶瓷膜支撑体。     

纳米组分优化对陶瓷结合剂强度的影响研究

以R_2O-RO-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2为基础陶瓷结合剂,在不改变原有结合剂配方的组成前提下,用纳米Al_2O_3、纳米SiO_2、纳米CaO部分取代原有配方中的Al_2O_3,SiO_2,CaO成分,运用正交实验的实验方法,研究了纳米组分优化对陶瓷结合剂抗折强度的影响。试验结果表明:纳米组分优化对结合剂抗折强度影响显著,其中当部分替换纳米Al_2O_3含量为2%、纳米CaO含量为1%、纳米SiO_2含量为4%时,优化配方抗折强度最大,其抗折强度达到104.24MPa。     

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。     

加入三种SiO_2微粉的Al_2O_3-SiC-C铁沟料性能比较

为了提高Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料的性能,在其配料中分别添加2%(w)粒度分布、平均粒度、比表面积、纯度和无定形度均不相同的三种SiO_2微粉(92SiO_2微粉、95SiO_2微粉和99SiO_2微粉),比较了Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料的流动性、显气孔率、烧后线变化、常温强度、热态强度和抗渣性等。结果表明:1)含95SiO_2微粉的浇注料流动性整体上好于含92SiO_2微粉的;含99SiO_2微粉的浇注料早期流动性较好,但随时间衰减较快。2)烘干试样的显气孔率差别较大,含92SiO_2微粉试样的最小,含99SiO_2微粉试样的最大。3)含99SiO_2微粉的试样烧后收缩或膨胀均最小,体积稳定性最好。4)含不同SiO_2微粉的试样常温抗折强度相差不大。5)含92SiO_2微粉或99SiO_2微粉的试样高温抗折强度较优。6)含92SiO_2微粉的试样抗渣性最差,含99SiO_2微粉的试样抗渣性最好。     

添加碱式碳酸镁对多孔SiC膜支撑体性能的影响

为节约制作成本,降低SiC陶瓷膜支撑体烧结温度,以SiC和ρ-Al_2O_3为主要原料,采用碱式碳酸镁(BMC,外加质量分数分别为0、0. 5%、1%和1. 5%)为助烧结剂,于1 300～1 420℃无压烧结制备出原位反应结合SiC支撑体,并研究了BMC添加量对支撑体性能的影响。结果表明:添加BMC加剧了SiC表面氧化,使原位反应结合温度降低(1 300℃),促进SiC颗粒间颈部形成,提高了试样的强度;当BMC添加量从0. 5%逐渐增加到1. 5%,试样在不同温度烧后的显气孔率逐渐降低; BMC助烧剂的最佳添加量为1. 0%(w),在1 360℃烧后制备的多孔SiC支撑体的常温抗折强度为25. 3 MPa,是未添加助烧剂的2. 7倍,且在1 050℃风冷热震5次后,常温抗折强度保持率90%以上,热震后的常温抗折强度19 MPa以上,可满足高温烟气净化用膜支撑体的指标要求。     

淀粉燃料对多孔Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)陶瓷性能的影响

为了提高多孔Al2O3-ZrO2(Y2O3)陶瓷的强度,以尿素和淀粉为燃料,用低温燃烧法合成活性较高的Al2O3-ZrO2(Y2O3)复合粉体,并用此粉体制备了多孔Al2O3-Zr O2(Y2O3)陶瓷,研究燃烧前驱体中淀粉的外加量(质量分数分别为0、15%、25%、35%、45%、55%)对多孔陶瓷显气孔率、抗折强度和显微结构的影响。结果表明:与尿素为燃料相比,以尿素和淀粉为燃料能提高复合粉体的烧结活性,有效改善多孔陶瓷的显微结构,提高多孔陶瓷的抗折强度。     

Al2O3-ZrO2-Y2O3非晶陶瓷的常温力学性能研究

对Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3非晶陶瓷块体进行维氏硬度和单轴压缩测试,研究其常温力学性能,并与同组成完全析晶的陶瓷进行了对比。结果表明,Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3非晶陶瓷的维氏硬度为4. 2GPa±0. 1GPa,而多晶陶瓷的硬度为14. 3GPa±0. 2GPa;非晶陶瓷的硬度明显低于相同组成的多晶陶瓷。在单轴压缩中,非晶陶瓷和多晶陶瓷都发生了脆性断裂,非晶陶瓷压缩强度为210MPa,最大压缩应变为3. 4%,而多晶陶瓷分别为590MPa和1. 8%;相比于完全析晶的Al_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3多晶陶瓷,非晶陶瓷表现出低强度、低弹性模量和高应变量的特征。     

添加V_2O_5对SiC-Al_2O_3泡沫陶瓷性能的影响

为在较低温度下制备出性能良好的复合泡沫陶瓷,以工业碳化硅粉(≤0.074 mm,w(SiC)≥92.0%)和电熔白刚玉粉(≤0.074 mm,w(Al_2O_3)≥99.0%)为主要原料,采用有机泡沫浸渍法,在1 350℃保温2 h制备了SiC-Al_2O_3泡沫陶瓷试样,研究了烧结助剂V_2O_5添加量(外加质量分数分别为1%、2%和3%)对泡沫陶瓷试样外观形貌、物相组成、烧结性能、常温耐压强度和抗热震性的影响。结果表明:添加V_2O_5显著影响试样的显气孔率和耐压强度,当添加1%(w)V_2O_5时,试样的显气孔率、耐压强度达到最大值,分别是78.90%和0.35MPa;当V_2O_5添加量为2%(w)时,试样的抗热震性最佳,1 000℃至室温的热震循环次数达到49次(45次空冷+4次水冷);试样中均有新相SiO_2和Al_6Si_2O_(13)生成,利于提高试样的强度。     

以PMMA为造孔剂的凝胶注模工艺制备多孔Al2O3陶瓷

以Al_2O_3为原料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球为造孔剂、异丁烯/马来酸酐共聚物(Isobam104)为胶凝剂和分散剂、一水柠檬酸(CA)作为稳定剂,采用凝胶注模与造孔剂相结合的方法制备出多孔Al_2O_3陶瓷。研究了分散胶凝剂、稳定剂含量对浆料流变性能的影响,以及造孔剂添加量、不同烧结温度对多孔Al_2O_3陶瓷气孔率和抗压强度的影响。结果表明:制备的多孔Al2O3陶瓷具有均匀的多孔结构,平均孔径为4μm左右;当造孔剂含量从10%(质量分数)增至50%时,多孔Al_2O_3陶瓷的气孔率从45.53%上升至64.98%,抗压强度从31.74 MPa下降至9.83 MPa;当烧结温度从1 500℃升高至1 650℃时,多孔Al_2O_3陶瓷的气孔率从60.31%下降至47.81%,抗压强度从9.00 MPa上升至54.75 MPa。     

碳化硅-堇青石多孔陶瓷的制备及其性能

以碳化硅粉末、高岭土和滑石等为原料,按堇青石的化学计量比设计原料配比,制备了堇青石理论生成量分别为0、10%、15%、20%、100%的碳化硅-堇青石多孔陶瓷,测定了试样的抗折强度、显气孔率和热膨胀系数,并分别用XRD和SEM分析了试样的晶相组成和断面形貌。结果表明:与碳化硅多孔陶瓷相比,碳化硅-堇青石多孔陶瓷的抗折强度显著提高,热膨胀系数明显降低,但显气孔率有所降低。SEM分析结果表明:碳化硅-堇青石多孔陶瓷中碳化硅颗粒排列较紧密,断面呈“网格状”结构;而在多孔碳化硅陶瓷中,晶粒形貌清晰且排列较疏松,气孔平均孔径较大。     

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。     

SiC/莫来石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响因素

以煅烧高岭土、Al(OH)3粉末、SiC粉末为主要原料,以石墨为造孔剂制备了SiC/莫来石复相多孔陶瓷,研究了造孔剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对SiC/莫来石复相多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构.结果表明:当SiC粒径为60 μm,造孔剂含量为15％时,在1400℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其孔隙率为30.3％,抗折强度达到58.0 MPa.     

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%)。     

基于高SiO_2含量的Si_3N_4基陶瓷显微结构与力学性能

通过在高纯Si_3N_4粉中直接加入SiO_2粉体,来模拟高氧含量的Si_3N_4粉体,然后引入三元助剂Al_2O_3-Y_2O_3-TiO_2,促进致密化。结果表明:当SiO_2含量为4.5%(质量分数)时,SiO_2主要参与晶界玻璃相的形成,显微结构粗化,长棒状β-Si_3N_4晶粒的平均直径为(0.99±0.15)μm,硬度、强度和断裂韧性分别为(15.1±0.3)GPa、(468.6±15.6)MPa和(11.0±0.4)MPa·m~(1/2)。当SiO_2含量为9%时,除了形成晶界玻璃相,部分SiO_2还与Si_3N_4和Al_2O_3反应形成O'-Sialon相;通过晶界钉扎效应,O'-Sialon抑制了β-Si_3N_4晶粒的长大,长棒状β-Si_3N_4晶粒的平均直径为(0.56±0.13)μm,硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为(17.1±0.7)GPa、(435.3±65.0)MPa和(11.1±1.0)MPa·m~(1/2)。因此,与含4.5%SiO_2粉体制备的Si_3N_4陶瓷相比,含9%SiO_2粉体制备的Si_3N_4陶瓷具有更细小的晶粒和更高的硬度。     

Al2O3多孔陶瓷的制备和性能研究

采用乙基纤维素为成孔剂制备了Al2O3多孔陶瓷,探讨了工艺参数对其性能的影响。研究结果表明,造孔剂含量、球磨时间及烧结温度均对多孔陶瓷的气孔率和抗折强度有影响。烧结温度的升高使得气孔率降低,但变化不明显,抗折强度明显提高。随造孔剂含量的升高,使得气孔率逐渐上升,超过20％后变化趋于平稳。随着球磨时间的增加,试样呈现气孔率下降和抗折强度升高的趋势。以烧结温度为1580℃,造孔剂含量20％;球磨时间为2．5h的条件下,可获得高显气孔率、抗折强度较高的舢203多孔陶瓷。