蜂窝陶瓷蓄热材料的研究现状

蜂窝陶瓷蓄热材料应该具有热膨胀系数低、比热容大、比表面积大、导热性能好、抗热震性好等特性。本文详细介绍了几种多孔陶瓷材料的优缺点,指出堇青石质复相材料是目前研究最广泛的蜂窝陶瓷材料。堇青石与多种催化剂匹配性好,比表面积大、热膨胀系数小,但耐热性稍差,于是通过添加一些添加剂来提高堇青石作为蜂窝陶瓷蓄热体的性能。这些添加剂与堇青石结合形成复相材料,可以降低热膨胀系数、提高抗热震性等。     

莫来石含量对堇青石-莫来石复相陶瓷性能的影响

以合成堇青石(≤0.074 mm)和合成莫来石(0.45～0.9 mm)为主要原料,a-Al2O3微粉(≤0.044 mm)、镁砂(≤0.054 mm)和熔融石英(≤0.054 mm)为添加剂,经细磨、造粒、成型后,于1 370℃4 h烧成后制备了莫来石质量分数分别为15%、20%、25%、30%、35%和40%的堇青石-莫来石复相陶瓷材料,研究了莫来石含量对复相陶瓷材料烧结性能、抗折强度、热膨胀性及抗热震性的影响.结果表明:随着莫来石含量的增加,堇青石一莫来石复相陶瓷材料的体积密度、显气孔率和热膨胀系数都呈上升趋势,而抗折强度呈降低趋势;适当提高莫来石含量有利于复相陶瓷材料的抗热震性,当莫来石含量达到30%时,材料的抗热震性最好.     

焦炉用砖抗反复热震性的评价

为了延长焦炉的使用寿命，解决因反复加热冷却造成的焦炉衬砖的损毁，对焦炉用砖的反复加热冷却与损毁的关系进行了调查研究，对焦炉用硅砖、堇青石砖、高铝砖、熔融硅砖的抗热震性进行了比较评价，认为熔硅砖的抗热震性最好，堇青石砖的尺寸稳定性最好。     

高温气体过滤器支撑体的抗热震性能改进研究

为了改善高温气体过滤器支撑体的强度及抗热震性能,根据复合材料韧化强化原理,本试验采用陶瓷材料复合技术,制备莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合陶瓷材料,探索其作为高温过滤器支撑体的可能性.以粒径小于74μm的高铝矾土熟料、钛酸铝、堇青石为原料,以聚乙烯醇的溶液(质量浓度2％)为结合剂,试样成型压力为50MPa,烧结温度为1360℃,保温3小时制备了莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合材料.对烧后试样进行体积密度、气孔率、常温抗折强度、抗热震性的测定及XRD、SEM的分析,研究了配料组成对复合材料烧结及抗热震性能的影响.研究结果表明:具有较好烧结性能与抗热震性能的莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合材料支撑体的最佳物料配比(％)为:高铝矾土熟料30％、钛酸铝10％、堇青石60％.     

新型堇青石一莫来石窑具材料的研究

研究了以７５％莫来石＋２５％堇青石为骨料，７５％堇青石＋２５％莫来石结合剂的堇青石－莫来石和以堇青石结合莫来石的窑具材料的显微结构和性能，发现使用复合骨料和复合结合剂的窑具材料具有较优越的抗热震性，并对其机理进行了较详细的分析和讨论。     

新型堇青石—莫来石窑具材料的研究

研究了以７５％莫来石＋２５％堇青石为骨料，７５％堇青石＋２５％莫来石为结合剂的堇青石—莫来石和以堇青石结合莫来石的窑具材料的显微结构和性能，发现使用复合骨料和复合结合剂的窑具材料具有较优越的抗热震性，并对其机理进行了较详细的分析和讨论。     

原位生成堇青石结合红柱石太阳能热发电储热陶瓷的抗热震性能

为提高储热陶瓷材料的抗热震性能,采用原位生成堇青石增强技术,以红柱石为主要原料,通过半干压成型,无压烧结研制了用于太阳能高温热发电红柱石储热陶瓷材料样品。研究了配方组成、烧成温度、相组成、微观结构对样品抗热震性能的影响。结果表明：红柱石添加量为 70%,经1 400 ℃烧成的样品抗热震性能最佳：30 次热震实验（热震条件：1 100 ℃～室温,风冷）的强度不仅没有损失,反而增加了 26.20%。相组成和微观结构分析表明样品的晶相为堇青石、莫来石、硅线石、α-方石英、α-石英等,原位生成的堇青石晶体均匀分布在由红柱石转化的莫来石晶体之间,赋予样品较好的抗热震性能     

堇青石加入方式对堇青石-莫来石窑具材料性能的影响

为满足锂离子电池正极材料烧成的需要,以堇青石、莫来石、高岭土和氧化铝为原料制备堇青石-莫来石窑具材料,研究了堇青石颗粒和细粉加入量对堇青石-莫来石窑具材料的常温性能、高温抗折强度和抗热震性的影响.并用XRD和SEM分析了试样烧后的物相变化与显微结构.结果表明:随着堇青石颗粒或细粉加入量从0到30％(质量分数),试样的线变化率、显气孔率、高温抗折强度增大,体积密度下降;而对常温抗折强度的影响不大,试样的耐压强度分别呈现下降或提高的趋势,试样的抗热震性先增加后降低,当堇青石颗粒含量为20％,细粉含量为20％时,试样的抗热震性最好.     

氧化铝-堇青石复合陶瓷抗热震性研究

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有低膨胀系数的堇青石加入到Al2O3中,通过无压烧结工艺,制备出了氧化铝-堇青石复合抗热震陶瓷.结果表明,堇青石加入量为w(堇青石)=10%,烧结温度 1520℃时,陶瓷样品能够承受1500℃温差(空冷)的热震破坏.采用SEM对陶瓷进行组织结构分析,发现在基体内部形成长柱状组织,并呈无规分布状态,这样的显微组织对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用.     

堇青石多孔陶瓷制备及其性能优化研究进展

堇青石多孔陶瓷因具有高的孔隙率,优异的力学强度和良好的抗热震性能而被用作汽车尾气催化剂的载体材料.为此,综述了堇青石多孔陶瓷的制备方法和掺杂元素与其性能(孔结构、抗热震性和力学强度等)的相关性,同时指出了堇青石多孔陶瓷在制备过程中存在的问题,并展望了作为汽车尾气催化剂载体的堇青石多孔陶瓷未来的发展方向.     

Influence of Thermal Conductivity and Fracture Toughness on the Thermal Shock Resistance of Alumina—Silicon–Carbide–Whisker Composites

The thermal shock resistance (indentation–quench method), fracture toughness, and thermal conductivity of three alumina–silicon–carbide–whisker composites and alumina have been investigated. A new procedure for the evaluation of thermal conductivity data is suggested, and higher room-temperature thermal conductivity than that reported in the literature is determined for silicon carbide whiskers. The ranking of the materials according to thermal shock resistance is consistent with the ranking according to fracture toughness but disagrees with the ranking according to thermal conductivity. This finding supports the analytically obtained result that, in defining thermal shock resistance, fracture toughness is more important than thermal conductivity.     

不同铝基原料对MgO-Al-C材料性能和显微结构的影响

以烧结镁砂骨料、电熔镁砂细粉、Al粉、N220炭黑为原料,酚醛树脂为结合剂,制备MgO-Al-C材料,研究了三种铝基原料(造粒氧化铝微粉、氧化铝空心微珠、六铝酸钙)对其常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性及抗氧化性的影响,并借助XRD和SEM对其物相组成及显微结构进行分析。结果表明,造粒氧化铝微粉是多孔结构,可吸收热应力,加入量为1%(质量分数,下同)时,可提高材料的常温抗折强度和抗热震性,明显改善材料的抗氧化性。氧化铝空心微珠是中空结构,可缓冲热应力,加入量为3%时,可明显提高材料的常温抗折强度,并具有较高的抗热震性和抗氧化性。六铝酸钙的热膨胀系数较低,可赋予材料较好的韧性,加入量不超过5%时,样品具有较好的抗热震性。     

莫来石-钛酸铝陶瓷材料性能的研究

用预合成的钛酸铝制备了莫来石-钛酸铝(MT)陶瓷材料,研究了材料组成与其烧结性能、抗弯强度、热膨胀性能及抗热震性的关系。结果表明,随着钛酸铝含量的减少,MT陶瓷材料的抗弯强度提高,热膨胀系数增大,抗热震性降低,但在钛酸铝含量大于43％时,陶瓷材料的强度有所增加,仍保持较低的热膨胀系数,具有良好的抗热震性。     

反应烧结碳化硅材料的抗热震性能研究

通过对比不同温差热震后材料的残余强度 ,对反应烧结碳化硅材料的抗热震性能进行了研究。结果表明 :反应烧结碳化硅材料的抗热震性能与显微组织密切相关 ,低游离硅含量与小粒径的反应烧结碳化硅材料具有较好的抗热震断裂性能 ,而高游离硅含量或大碳化硅粒径的材料具有相对优异的抗热震损伤性。对反应烧结碳化硅材料的抗热震性与显微组织的关系进行了探讨。     

钛酸铝陶瓷研究现状及其应用

钛酸铝（Al2TiO5）陶瓷具有低热膨胀、高熔点（1860℃）、优良的抗热震性等特点,被公认是制作低压铸造升液管、汽车发动机上排气阀、活塞头等对抗热震和隔热要求较高的组件最为理想的候选材料;然而其难以获得高强度产品及在一定温度范围内易分解的特点又限制了其应用。本文着重介绍了近年来材料工作者在粉料组成及粒度、添加剂、烧结温度等方面改善钛酸铝陶瓷材料性能所做的研究,并对钛酸铝材料的应用做了简要介绍。     

用表面渗透法检测高温工程陶瓷的热震性能

本文介绍依据热弹性理论,利用表面渗透法测量高温工程陶瓷材料的热震性能。对几种有代表性的高温工程陶瓷材料进行测试,并将结果与热震后测弯曲强度、依据热弹性理论计算的R、R′进行对比。本方法有简易、可靠、热震裂纹及分布可直接观察等特点。     

Towards structural design and thermal management of advanced 2D CMCs

Advanced 2D carbon fiber reinforced silicon carbide (C/SiC) composites are highly advantageous, owing to the excellent temperature tolerance of carbon and the good oxidation resistance of SiC. Therefore, they have been regarded as the most promising thermal structural materials that operate in thermal shock environments. However, studies pertaining to their thermomechanical properties at elevated temperatures are sparse. The understanding of the structural design and thermal management of ceramic matrix composites remains rooted in the idea of traditional bulk materials. In this study, for the first time, the thermal-mechanical-oxidation coupled behaviors of a 2D plain-weave C/SiC material are investigated on an in-house built testing machine that is heated via induction from room temperature to 1400 °C in air. The high-temperature thermal properties are evaluated based on the proposed models and available experimental data. The thermal shock resistance in the simulated environments is subsequently studied. Safe and hazardous thermal shock conditions are identified. Improved methods for structural design and thermal management are proposed.     

用于燃煤磁流体发电通道的Sialon绝缘材料的研究

本文研究了Sialon陶瓷的组成和工艺条件;制备了用作燃煤磁流体发电通道绝缘材料的Sialon试样;测定了Sialon陶瓷的电绝缘性、抗热震性、抗溶渣腐蚀性、电场强度、导热性和热膨胀系数等项性能。结果表明,Sialon陶瓷有良好的抗热震性、抗熔渣腐蚀性、电绝缘性、电场强度和其它物理—力学性能。Sialon陶瓷的良好性能已在静态试验和动态试验(累计试验时间分别多为85、202和85小时)中得到证实。动态试验先后于1988、1989和1990年在中国科学院电工研究所进行。静态腐蚀和动态试验结果分析表明,钾和熔渣中其它有害物质并扩散到材料内部而只聚集在试样表面。熔渣和试样之间的反应很微弱,在壁面温度很低时这种作用甚至可以忽略。电弧和熔渣粒子冲刷也会造成试样损伤。研究结果表明,Sialon陶瓷是一种很有希望的燃煤磁流体发电通道绝缘材料。