氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究【毕业论文,绝对精品】

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新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的制备及研究

新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的制备及研究

新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的制备及研究发布时间:2021-03-08T10:56:45.617Z 来源:《基层建设》2020年第28期作者:张骜[导读] 摘要:多孔氧化铝陶瓷的制备工艺改良,旨在提升材料的耐高温性能、耐腐蚀性上。

吉林建筑大学吉林省长春市 130117摘要:多孔氧化铝陶瓷的制备工艺改良,旨在提升材料的耐高温性能、耐腐蚀性上。

本文概述了多孔氧化铝陶瓷制备工艺、并就其应用前景进行了分析,以为新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的制备提供技术支持。

关键词:新型过滤材料;氧化铝多孔陶瓷;制备多孔氧化铝陶瓷比之常规氧化铝陶瓷,在耐高温性能、耐腐蚀性上发挥了突出的比较优势[1]。

在新型过滤材料应用领域,通过结合多孔材料的导热性能和大表面积上,更能在组成和微观结构中,利用氧化铝陶瓷固有属性和多孔陶瓷的孔隙结构来制备。

特就新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的相关制备工艺及其应用领域分析如下:一、多孔氧化铝陶瓷相关工艺制备概述多孔氧化铝陶瓷制备工艺是当下新型过滤材料中应用程度较为广泛的制备效应,同时在工艺制备上,对本质上提升材料性能。

而添加造孔剂工艺、薄膜YSZ-多孔YSZ共烧复合体、发泡法-凝胶注模制备工艺、颗粒堆积工艺、冷冻干燥法制备Al2O3多孔陶瓷工艺、氮化硅陶瓷发热体的凝胶注模成型工艺等方法的应用,成为提升材料性能,更好地制备出符合材料的相关细节分析如下:(一)添加造孔剂工艺多孔陶瓷材料的种类繁多,受其材料性能、制备技术等影响较大。

而添加造孔工艺以达到制备新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷,在气孔制备环节,通过烧结和添加造孔剂并制作坯体,期间,通过调整和控制烧结温度和时间,在提升烧结气孔率及其强度上,对提升烧结温度等,降低了烧结温度过高导致气孔封闭或消失的效果。

一般而言,多孔陶瓷的制备工艺中,气孔率<50%。

添加造孔剂法制备环节,通过合理造孔剂种类和用量选择,在工艺流程和选择中,更好地制备出符合要求的过滤材料2]。

利用蔗糖热发泡法制备氧化铝多孔陶瓷研究

利用蔗糖热发泡法制备氧化铝多孔陶瓷研究

2015年10月第49卷增刊3@,,‰瑟桶题513—514利用蔗糖热发泡法制备氧化铝多孔陶瓷研究黄柯柯李远兵李淑静李亚伟桑绍柏武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081摘要:以仅一A1:0,微粉和蔗糖为原料,通过热发泡法制备了蜂窝状的氧化铝多孔陶瓷。

研究了氧化铝和蔗糖的质量比对氧化铝多孔陶瓷的制备和性能的影响。

结果表明:随着氧化铝含量和蔗糖质量比的增加,分散液的黏度增加,剪切稀化现象加强,发泡高度先增后减;在烧成过程中,仅.A1,O,微粉促进了蔗糖聚合物的脱水和氧化;利用蔗糖热发泡法所制得的氧化铝多孔陶瓷具有均匀球形孔洞结构,球形孔壁上有开孔;当氧化铝和蔗糖的质量比为1.4时,热发泡法所制得的氧化铝多孔陶瓷的体积密度为0.267g・cm。

3时,气孔率为93.3%,耐压强度为1.22MPa。

关键词:氧化铝;多孔陶瓷;蔗糖;热发泡法多孔陶瓷由于具有高透过性比表面积大、密度小、耐高温、耐腐蚀等特点,被广泛用于汽车尾气处理、工业污水处理、熔融金属过滤、催化剂载体、隔热隔音材料等领域…。

目前常用的制备多孔陶瓷的方法主要有添加造孔剂工艺、有机泡沫体浸渍法、凝胶注模法等心]。

其中,添加造孔剂工艺所制成的多孔陶瓷制品的气孔尺寸分布的可控性差、气孔率低[21;有机泡沫体浸渍法所制成的挂浆素坯的网络结构在烧成过程中由于模板的热分解而导致制品强度不高旧J。

采用热发泡法制备的多孔陶瓷工艺简单,对环境污染小,且能够避免支架内空洞的产生,有利于提高多孔陶瓷强度。

在本工作中,以氧化铝和蔗糖为原料,利用热发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷,研究了氧化铝和蔗糖的质量比对氧化铝多孔陶瓷的制备和性能的影响。

l1式验1.1原料及试样制备试验中以仪一A1:0。

微粉和蔗糖为原料,按氧化铝和蔗糖的质量比分别为(0.6~1.4):1配料,并经球磨混合均匀。

将混合均匀的粉体置于加热容器内加热至185℃,边搅拌边使蔗糖完全熔化,得到仅一A1,0,微粉均匀分散在糖熔液中的分散液。

凝胶注模制备氧化铝多孔陶瓷及性能研究_刘雪丽

凝胶注模制备氧化铝多孔陶瓷及性能研究_刘雪丽

第27卷第6期 硅 酸 盐 通 报 V o l .27 N o .6 2008年12月 B U L L E T I N O F T H E C H I N E S E C E R A M I C S O C I E T Y D e c e m b e r ,2008 凝胶注模制备氧化铝多孔陶瓷及性能研究刘雪丽,尹洪峰,任 耘,张军战(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安 710055)摘要:本文采用凝胶注模结合发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷。

借助N D J -1型旋转式粘度计、压汞仪、S E M 等表征方法,研究了固相含量、p H 值对浆料粘度的影响、以及多孔氧化铝陶瓷的孔径分布和断口形貌。

在1650℃下烧成,制备出了体积密度在1.32~1.82g /c m 3、气孔率在54~67%、耐压强度在19.7~42.9M P a 之间的多孔氧化铝陶瓷。

凝胶注模结合发泡法可以制备出性能优异的氧化铝多孔陶瓷。

关键词:凝胶注模;多孔氧化铝陶瓷;发泡剂;孔径分布中图分类号:T Q 174.6 文献标识码:A 文章编号:1001-1625(2008)06-1162-04S t u d y o n t h e P r e p a r a t i o na n dP r o p e r t i e s P o r o u sA l 2O 3Ce r a m i c b y G e l c a s t i n g L I UX u e -l i ,Y I NH o n g -f e ng ,R E NY u n ,Z H A N GJ u n -zh a n(S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,X i 'a n U n i v e r s i t y o f A r c h i t e c t u r e &T e c h n o l o g y ,X i 'a n 710055,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h e p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c s w a s p r e p a r e d b y u s i n g g e l c a s t i n g a n d f o a m i n g .W i t h t h e N D J -1-t y p e r o t a t i n g v i s c o m e t e r ,t h e m e r c u r y d e v i c e ,S E Ma n d s o o n ,t h e e f f e c t o f s o l i d p h a s e c o n t e n t a n d p Hv a l u e o nt h ev i s c o s i t y o f s l u r r y ,t h e p o r e s i z e d i s t r i b u t i o na n df r a c t u r e m o r p h o l o g yo f p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c s w e r e i n v e s t i g a t e d .P o r o u s a l u m i n a c e r a m i c w h i c h t h e b u l k d e n s i t y i s 1.32~1.82g /c m 3,p o r o s i t y i s i n 54~67%,c o m p r e s s i v e s t r e n g t h i n 19.7~42.9M P a w a s f a b r i c a t e d w h e n f i r e d a t 1650℃.G e l c a s t i n g c o m b i n i n g w i t h f o a m i n g c a n p r e p a r e p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c w i t h a e x c e l l e n t p r o p e r t i e s .K e y w o r d s :g e l c a s t i n g ;p o r o u s A l 2O 3c e r a m i c ;f o a m i n g ;p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n 作者简介:刘雪丽(1983-),女,硕士研究生.主要从事保温隔热材料的研究.E -m a i l :l i u j i n g 831208@163.c o m1 引 言由于多孔氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度大、耐磨性、耐侵蚀、热导率低、化学稳定性好等优良性能,被广泛应用于熔融金属过滤、热气体过滤、微孔膜、传感器、隔膜材料和固定化酶载体以及保温隔热等。

【精品文章】一文了解多孔氧化铝陶瓷制备方法及应用

【精品文章】一文了解多孔氧化铝陶瓷制备方法及应用

一文了解多孔氧化铝陶瓷制备方法及应用
多孔氧化铝陶瓷不仅具有氧化铝陶瓷耐高温、耐腐蚀性好,同时具有多孔材料比表面积大、热导率低等优良特点,现已广泛应用于净化分离、固定化酶载体、吸声减震和传感器材料等众多领域,在航天航空、能源、石油等领域中也具有十分广阔的应用前景。

材料的性能与应用取决于其相组成和微观结构,多孔氧化铝陶瓷正是利用了氧化铝陶瓷固有属性和多孔陶瓷的孔隙结构,其中影响孔隙结构的主要因素是制备工艺与技术。

 图1 多孔氧化铝陶瓷管
 一、多孔氧化铝陶瓷的制备工艺
 目前,多孔氧化铝陶瓷的制备工艺主要有添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、发泡法、颗粒堆积工艺、冷冻干燥法和凝胶注模法。

 1、添加造孔剂法
 添加造孔剂法是制备多孔氧化铝陶瓷较为简单、经济的方法,该工艺是在氧化铝陶瓷生坯制备过程中加入固态造孔剂,然后通过烧结去除造孔剂留下气孔。

添加造孔剂法制备多孔氧化铝陶瓷的关键在于造孔剂的种类和数量,其次是造孔剂粒径大小。

添加造孔剂的目的在于提高材料的气孔率,因此要求其不能与基体反应,同时在加热过程中易于排除且排除后无有害残留物质。

 常用的造孔剂分为有机造孔剂和无机造孔剂两大类,有机造孔剂主要有淀粉、松木粉、聚乙烯醇、聚乙二醇等;无机造孔剂主要有碳酸铵、氯化铵等高温可分解盐类和各类碳粉。

 图2 具有梯度分布孔的氧化铝陶瓷(左)及SEM 图片(右)。

多孔氧化铝论文:多孔氧化铝蛋白质发泡法抗压强度气孔率

多孔氧化铝论文:多孔氧化铝蛋白质发泡法抗压强度气孔率

多孔氧化铝论文:多孔氧化铝蛋白质发泡法抗压强度气孔率【中文摘要】多孔氧化铝陶瓷可以作为催化剂载体,过滤材料,高温耐火材料等用途,而制造氧化铝多孔陶瓷的方法有很多,本文采用蛋白质发泡法,蛋白质一种很好的发泡剂和凝结剂,也是一种很好的绿色环保发泡剂。

本实验用氧化铝为骨料,加入发泡剂和水进行球磨成所需料浆。

用正交分析研究发泡剂含量、球磨速度和球磨时间这三个参数对制备材料性能影响,寻找最佳工艺参数。

通过改变料浆中氧化铝的固含量,制备出不同密度的氧化铝多孔陶瓷,并观察固含量对微观结构和性能的影响。

同时还研究用氢氧化铝代替部分氧化铝对材料性能影响。

通过TG—DSC分析蛋白质和氢氧化铝的分解行为,确定最佳烧成制度;通过场发射扫描电子显微镜对烧结样品显微结构进行分析;通过高温试验机测定材料的抗压强度。

通过正交实验研究发泡剂含量、搅拌时间、搅拌速率对材料气孔率的影响,最终确定发泡剂含量为25%(以料浆中液体重量为基准),搅拌时间为3h,搅拌速率为160转/分钟时制备出的多孔氧化铝气孔率最好。

通过改变料浆中氧化铝的固含量可以制备出气孔率由20%-65%的多孔氧化铝陶瓷,这些不同气孔率的多孔氧化铝陶瓷可以用于不用领域。

通过对固含量为40%的料浆中用氢氧化铝代替部分氧化铝(以体积比为准)研究制备多孔氧化铝的性能,最终用20%的氢氧化铝代替氧化铝不但可以提高材料的气孔率还可以有效提高材料的抗压强度。

通过研究纳米粉体制备出的多孔氧化铝材料的性能,得到用固含量为10%的纳米氧化铝可以制备出气孔分布均匀且具有大量闭气孔的多孔氧化铝材料,但是其强度只有1MPa左右,这种材料可以用作高温隔热耐火材料。

【英文摘要】The porous alumina ceramic can be used as catalyst carrier materials, filtering materials and high refractory materials. There are a lot of methods to produce porous alumina ceramics. Protein foaming-consolidation method for preparing porous alumina was used in this paper. The protein which is friendly to environment is both consolidating and foaming agent.The slurries were prepared with different solid loadings, water and foaming agent. The effect of amount of foaming agent, stirring time and the speed of stirring on the porosity and strength of porous alumina ceramic were analyzed by orthogonal experiment and then ascertaining the best technological parameters. The porous alumina ceramic with different desity was observed by changing the solid loading, besides, the effect of different solid loading on microstructure and mechanical properties was investigated. For the other hand, the effect of the material which was prepared with aluminium hydroxide instead of alumina partially on mechanical properties was also studied.The decomposition behaviour of protein and aluminium hydroxide was investigated by TG-DSC. Microstructure of the samples, including poredistribution and size, was investigated using SEM. Compression strength was studied by High Temperature Material Tester.The best technological parameters were on 25% amount of foaming agent, three hours of stirring and 160n/min of stirring speed by orthogonal experiment. The rate of porosity of the porous alumina ceramic with different density by different solid loadings was from 20% to 65%.Aluminium hydroxide was added as a substitution of Alumina. The relationship of contents of aluminium hydroxide, microstructure and properties was conducted. The investigation showed that the compression strength and porosity were increased, when 20% Alumina had been instead by aluminium hydroxide. The porous alumina ceramic with a lot of closed pores which were well-distributed was observed by using nanometer alumina powder. And the ceramic with 1Mpa compression strength can be used on high temperature refractory materials.【关键词】多孔氧化铝蛋白质发泡法抗压强度气孔率【英文关键词】porous alumina protein foaming method compression strength porosity【目录】发泡法制备多孔氧化铝陶瓷摘要4-5Abstract5-6 1 前言10-12 1 文献综述12-33 1.1 多孔氧化铝陶瓷的应用13-18 1.1.1 熔融金属过滤13-14 1.1.2 液体过滤14-15 1.1.3 废气处理15-16 1.1.4 吸音材料16 1.1.5 保温隔热材料16 1.1.6 多孔敏感元件16-17 1.1.7 热交换器17 1.1.8 生物工程材料17-18 1.1.9 其它应用18 1.2 多孔氧化铝陶瓷的制备方法18-26 1.2.1 挤压成型18 1.2.2 颗粒堆积形成气孔18-19 1.2.3 发泡法制成多孔陶瓷19-20 1.2.4 添加造孔剂形成气孔20-21 1.2.5 有机泡沫浸渍成型法21-22 1.2.6 溶胶-凝胶法(Sol-Gel)法22 1.2.7 凝胶注模法22-23 1.2.8 普通纤维缠结法23 1.2.9 陶瓷纤维编织法23-24 1.2.10 热压法24 1.2.11 气凝胶材料24 1.2.12 利用分子键构成气孔24-25 1.2.13 脉冲电流烧结法(PECS)25 1.2.14 冷冻-干燥法25 1.2.15 高温燃烧合成法25 1.2.16 机械搅拌法25-26 1.3 研究趋势及存在的问题26 1.4 发泡法特点与原理26-31 1.4.1 发泡法的主要工艺流程26-27 1.4.2 发泡法的特点27-28 1.4.3 目前发泡法存在的一些不足28 1.4.4 发泡机理28-31 1.5 氢氧化铝焙烧的物理化学变化31-32 1.6 课题研究的主要内容和意义32-33 1.6.1 研究的主要内容32 1.6.2 课题研究的意义32-33 2 实验设计和研究方法33-39 2.1 实验原料及设备33 2.1.1 本实验中所用的原料33 2.1.2 本实验中用到的设备和仪器33 2.2 实验设计33-35 2.2.1 正交实验设计34-35 2.3 实验工艺35 2.3.1 制备发泡剂35 2.3.2 料浆制备35 2.3.3 样品固化成型35 2.4 工艺流程图35-36 2.5 性能测试36-39 2.5.1 热重-差热分析36-37 2.5.2 气孔率和容重37 2.5.3 孔径的表征37-38 2.5.4 抗压强度测定38-39 3 结果与讨论39-51 3.1烧结制度和烧结温度39-42 3.1.1 烧结制度39-40 3.1.2 烧结温度40-42 3.2 正交实验结果与分析42-43 3.3 固含量的变化对材料性能影响43-45 3.3.1 固含量对容重和气孔率的影响43-44 3.3.2 固含量对孔径大小和形貌的影响44-45 3.3.3 固含量对抗压强度的影响45 3.4 研究用部分氢氧化铝代替氧化铝时对材料性能影响45-46 3.4.1 不同量氢氧化铝代替氧化铝时对材料气孔率和容重影响45-46 3.4.2 不同量氢氧化铝代替氧化铝对材料的抗压强度的影响46 3.5 粉体颗粒大小对材料性能的影响46-50 3.5.1 粉体颗粒形貌对比47-49 3.5.2 不同粉体制备出的材料微观结构变化49-50 3.6 纳米粉体制备多孔氧化铝收缩率50-51 3.6.1 材料收缩率的测定方法50 3.6.2 收缩率测试结果50-51 4 总结与展望51-52 4.1 总结51 4.2 展望51-52参考文献52-54致谢54【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供,无涉版权。

氧化铝基网状多孔陶瓷的制备及性能

氧化铝基网状多孔陶瓷的制备及性能

AMA-10 99.8 0.04 0.06 0.05
高岭土 33.09 0.76 45.65 1.15 0.04 0.12 0.33 17.89
1.2 试验步骤与方法
涂覆 料 浆 的 试 验 配 比 (w)为:活 性 氧 化 铝
56.25%,高 岭 土 15%,氧 化 锆 3.75%,去 离 子 水
中图分类号:TQ175 文献标识码:A 文章编号:1001-1935(2019)04-0283-05 DOI:10.3969/j.issn.1001-1935.2019.04.009
网状多孔陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、高强度、比表 面积大和抗热震性优异等特点,广泛应用于熔融金属 过滤、催化剂载体、石油化工、污水处理和生物医药等 领域[1-3]。目前,网状多孔陶瓷的制备方法主要有添 加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、颗粒堆积法、发泡法和 溶胶 -凝胶法等[4]。其中,有机泡沫浸渍法因其工艺 简单、操作方便、生产成本低廉,并且所制备的试样具 有优异的理化性能而被国内外学者所关注。它是将 聚氨酯海绵浸入陶瓷浆料中,经辊压或者离心将多余 的浆料去除,再通过干燥、煅烧等工艺制备具有三维 网状多孔结构的陶瓷[5]。陶瓷浆料的流变性、触变性 以及固含量等因素关系到聚氨酯海绵在浆料中的浸 渍效果,并对网状多孔陶瓷的力学性能和显微结构具 有显著影响。因此,研制具有良好的流动性和触变性 的陶瓷浆 料 是 制 备 网 状 多 孔 陶 瓷 至 关 重 要 的 一 环。 于芳等[6]选用氧化铝和氧化锆为主要原料,研究了不 同固含量条件下分散剂加入量对悬浮体流变性能和 网状泡沫陶瓷性能的影响。另外,有学者通过改变制 备工艺以提 升 网 状 多 孔 陶 瓷 的 力 学 性 能[7-8]。Vogt 等[9]研究了二次真空浸渍工艺对泡沫陶瓷力学性能

氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究

氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究

氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究摘要:氧化铝多孔陶瓷因其优良的化学稳定性、高温强度和机械性能被广泛应用于电子、石油、化工等领域。

本文基于氧化铝多孔陶瓷的制备方法和性能研究,综述了其制备工艺、表征方法以及性能研究的结果。

1. 引言氧化铝多孔陶瓷是由高纯度氧化铝粉末经过压制、烧结等工艺制备而成的一种陶瓷材料。

其孔隙结构使其具有较大的比表面积和孔隙率,从而使其具备了优异的吸附性能和渗透性能。

氧化铝多孔陶瓷被广泛应用于催化、过滤、电子以及化工等领域。

2. 制备方法氧化铝多孔陶瓷的制备方法包括模板法、发泡法、溶胶-凝胶法等。

模板法主要通过使用模板材料,在烧结过程中得到孔隙结构;发泡法则采用制泡剂,在高温下产生气泡形成多孔结构;溶胶-凝胶法则通过溶胶的凝胶过程形成多孔陶瓷。

其中,模板法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较大的孔隙直径和均匀的孔隙分布,具有较好的热稳定性;发泡法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较小的孔隙直径和较大的孔隙率,具有较好的过滤性能;溶胶-凝胶法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较高的比表面积和孔隙率,具有较好的吸附性能。

3. 表征方法氧化铝多孔陶瓷的性能主要通过其孔隙结构、比表面积等参数进行表征。

通常采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪、压汞法等方法对其进行表征。

SEM能够直观地观察到其孔隙结构形貌,并且可以进行孔径分布的分析;比表面积分析仪则能够测量其比表面积,通过比表面积与孔隙率的关系推导出其孔隙结构参数;压汞法则能够通过测量其对气体的吸附能力来计算出其孔隙分布和孔径大小。

4. 性能研究氧化铝多孔陶瓷的性能研究主要包括孔隙结构对吸附和过滤性能的影响,以及化学稳定性、机械性能等方面的研究。

孔隙结构对吸附和过滤性能的影响可以通过调节制备方法来实现,如改变模板材料、制泡剂的种类和用量等;化学稳定性的研究可以通过浸泡在不同溶液中来验证其抗化学侵蚀性能,并通过SEM等表征手段来观察其表面形貌的变化;机械性能的研究可以通过测量其抗压强度、硬度等参数来评估。

有机泡沫浸渍法氧化铝多孔陶瓷制备研究

有机泡沫浸渍法氧化铝多孔陶瓷制备研究

有机泡沫浸渍法氧化铝多孔陶瓷制备研究康永;张庆【摘要】有机泡沫浸渍法是当前制备多孔陶瓷最为常见的一种工艺,因其可以制备出气孔分布均匀、气孔率超高、贯通且结构为三维立体网络状的多孔陶瓷.本文研究了添加不同种类以及不同含量的分散剂对α-A12O3在悬浮液中稳定性的影响,结果表明当固含量为5 wt%时,选用阿拉伯树胶分散剂、且添加量为0.8 wt%时,α-Al2O3悬浮液的稳定性最佳.为了有效降低氧化铝陶瓷的烧结温度,通过实验研究选择的助烧剂质量比为2:1的SiO2/CuO,添加量为3wt%.使用气孔率分别为75%、80%、95%的有机泡沫模板,在固含量选取为30 wt%的悬浮液中浸渍后干燥,最后在1200℃烧结2 h,分别制备得到了气孔率为65%、72%、93%的多孔氧化锅陶瓷.【期刊名称】《佛山陶瓷》【年(卷),期】2016(026)011【总页数】5页(P45-49)【关键词】悬浮液稳定性;有机泡沫浸渍法;多孔氧化铝陶瓷;助烧剂【作者】康永;张庆【作者单位】陕西金泰氯碱化工有限公司,榆林718100;陕西金泰氯碱化工有限公司,榆林718100【正文语种】中文多孔氧化铝陶瓷具有热导率低、介电常数低、比表面积大、硬度高、耐磨损、耐高温、抗腐蚀等优良性能,引起了全球材料学界的高度重视,并得到了较快发展,每年这方面的专利都有十几篇,并且有逐年增长的趋势[1]。

其应用遍及环保、能源、化工、生物等多个领域,在国民经济发展中起到了重要的作用。

另外,制备多孔氧化铝陶瓷原料来源广泛、价格低廉、生产工艺简单、具有较高的性价比以及很大的商业价值。

多孔氧化铝陶瓷现已广泛应用于净化分离“固定化酶载体”吸声减震和传感器材料等众多领域,在航天航空、能源、石油等领域中也具有十分广阔的应用前景[2]。

因此,多孔氧化铝陶瓷引起了材料科学界的极大兴趣,成为一个非常活跃的研究领域,每年在这方面都有大量的论文和专利发表,世界上不少国家,尤其是美、日、德等国都非常重视,并投入了大量人力物力进行研究开发[3]。

新型富氧化铝陶瓷的制备及其性能研究

新型富氧化铝陶瓷的制备及其性能研究

新型富氧化铝陶瓷的制备及其性能研究随着工业化的进程,人们对于材料的要求越来越高,尤其是在高温、苛刻环境下使用的材料。

而富氧化铝陶瓷是一种理想的高温材料,可以在高温、高压、强腐蚀等苛刻环境下使用。

本文将介绍一种新型富氧化铝陶瓷的制备方法及其性能研究。

一、制备方法本文采用溶胶-凝胶法制备富氧化铝陶瓷。

具体步骤如下:1. 溶解优质氧化铝(Al2O3)粉末于无水乙醇中,制备出氧化铝的溶液。

2. 将异丙醇添加到溶液中,使之变为胶体状。

3. 向胶体溶液中添加氨水,控制其pH值在7-8之间,促进凝胶的形成。

4. 将凝胶浸泡在无水乙醇中,以去除其中的氨水和异丙醇等副产物。

5. 对凝胶进行干燥处理,使其形成坚硬的陶瓷坯体。

6. 将陶瓷坯体进行烧结处理,使之形成富氧化铝陶瓷。

二、性能研究通过对烧结后的陶瓷样品进行一系列的性能测试,评估其性能指标,包括物理性能和化学性能。

以下是一些关键的测试结果:1. 密度通过测量陶瓷样品的质量和体积,计算出其密度,得到的结果为3.98 g/cm3,接近理论密度。

2. 硬度采用维氏硬度计测试陶瓷表面的硬度,得到的结果为18 GPa,较高的硬度表明该陶瓷具有优异的抗磨损性能。

3. 热膨胀性在不同温度下测量陶瓷样品的长度变化情况,根据温度曲线计算出热膨胀系数,得到的结果为7.5×10-6 K-1,该系数表明该陶瓷具有较好的热稳定性。

4. 耐腐蚀性将陶瓷样品浸泡于饱和盐水溶液中,观察其变化情况,结果显示该陶瓷能够很好地抵抗盐水的腐蚀。

5. 导热性通过热导率计测试陶瓷的导热性能,得到的结果为0.9 W/m·K,表明该陶瓷可以在高温下有效地传递热量。

综上所述,我们成功地制备了一种新型的富氧化铝陶瓷,其密度、硬度、热膨胀性、耐腐蚀性和导热性均表现出良好的性能。

相信该陶瓷将成为一种理想的高温、高压、强腐蚀等苛刻环境下使用的材料,有着广泛的应用前景。

水热法制备氧化铝多孔陶瓷材料

水热法制备氧化铝多孔陶瓷材料

水热法制备氧化铝多孔陶瓷材料胡淑娟;Faizan Haseeb ASLAM;Md Eddris ALI;Bisrat Kidane GEBREMESKEL;张跃【摘要】采用胶态成型工艺,以氧化铝粉体为原料,以聚二甲基二烯丙基氯化铵为分散剂,酸性铝溶胶为粘结剂,制备出多孔氧化铝素坯,并对其加以水热处理,以增强其力学性能.研究了分散剂添加量对浆料流变性的影响,溶胶的浓度及水热时间对多孔陶瓷微观结构、力学性能的影响.研究结果表明:分散剂的添加量为0.3 wt.%时,浆料的粘度最低;通过控制溶胶浓度及水热时间可制备出气孔率为57.59%,抗压强度为13.54 MPa的孔隙结构均匀的氧化铝多孔陶瓷材料.【期刊名称】《中国陶瓷工业》【年(卷),期】2019(026)004【总页数】4页(P1-4)【关键词】多孔陶瓷;水热法;氧化铝;溶胶;气孔率【作者】胡淑娟;Faizan Haseeb ASLAM;Md Eddris ALI;Bisrat Kidane GEBREMESKEL;张跃【作者单位】梧州学院机械与材料工程学院,广西梧州 543002;北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京 100191;梧州学院机械与材料工程学院,广西梧州543002;梧州学院机械与材料工程学院,广西梧州 543002;梧州学院机械与材料工程学院,广西梧州 543002;北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京 100191【正文语种】中文【中图分类】TQ174.750 引言与传统致密材料相比,多孔陶瓷材料表现出优异的性能。

例如,较低的热导率、较高的比表面积、较好的抗热震、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损及热稳定性等[1-4]。

近年来,多孔陶瓷材料常作为吸声减震、气体液体过滤、隔热保温、催化剂载体、化学传感器、生物陶瓷元件广泛应用于建筑、环保、冶金、机械、医学、电化学、石油化工、交通运输、航空航天等领域[5-7]。

胶体成型工艺是制备高品质陶瓷材料的最有前景的方法之一。

28979207

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参 考 文 献
[ ] 李树德 , 1 卢中强 , 赵继增. 高抗热震氧化铝空心球砖的研制[ ] 耐火材料 , 9 ,1 5 : 4 8 . J. 1 73 ()2 - 5 9 82 [ ] 贾元平 , 2 郭子瑜. 氧化铝质多孔陶瓷制备工艺及 应用[ ] 国外建材科技 , 0 , ( ) 2 -1 J. 2 4 2 4 :9 . 0 5 3 [ ] 王圣威 , 3 金宗哲 , 黄丽容. 多空陶瓷材料的制备与应用研究进展 [ ] 硅酸盐通报 , 0 , ( ) 14 1 . J. 2 62 4 : ・ 9 0 5 2 2 [ ] 董抒华 , 4 唐竹兴 , 田贵 山. 氧化铝多孔陶瓷凝胶注模成 型研究 [ ] 山东理工大学学报( 然科学版 )2 0 ,1 5 : _ J. 自 , 72 ( )4 4 0 o 3 [] 林 5 煌, 杨金龙 , 唐来明 , 直接发泡法制备泡沫陶瓷过滤器 [ ] 稀有金属材料与工程 , 0 , 13 63 8 等. J. 2 7 A , -7 . 0 7 强 , A2 3 等. 1 悬浮体的流变性及凝胶 注模成 型工艺 的研究 [] 硅酸盐学报 , 9 , ( )4 . . 0 J. 1 8 2 1 :1 6 9 6 4 [ ] 杨金龙 , 6 谢志鹏 , 汤
[ ] 魏 明坤 , 7 张广军 , 武七德. 高固相含量水基陶瓷悬浮液的制备 [ ] 陶瓷工程 , 0 , :3 6 J. 2 1 64 4 . 0 [ ] 缪大梅 , 8 周竹发 , 王淑梅. 氧化铝陶瓷凝 胶注模成 型工 艺浆料 流变性 的研究 [ ] 江苏陶瓷 , 0 , ( )35 J. 2 5 3 2 :- 0 8 .
4 结 论
采用凝胶注模结合发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷 , 研究了固相含量 和 p H值对浆料粘度 的影 响, 并在 15 烧成 , 60o C 制备出体积密度在 13 18 /m 之间的氧化铝多孔 陶瓷 , .2~ .2g c 。 其气孔率在 5 6 %之间, 4~ 7 抗

有机泡沫浸渍法制备多孔氧化铝陶瓷工艺研究

有机泡沫浸渍法制备多孔氧化铝陶瓷工艺研究

摘要有机泡沫浸渍法是当前制备多孔陶瓷最为常见的一种工艺,因其可以制备出气孔分布均匀、气孔率超高、贯通且结构为三维立体网络状的多孔陶瓷。

本文研究了添加不同种类以及不同含量的分散剂对α-Al2O3在悬浮液中稳定性的影响,结果表明当固含量为5wt%时,选用阿拉伯树胶分散剂、且添加量为0.8wt%时,静置12小时后,α-Al2O3悬浮液的稳定性最佳。

为了有效降低氧化铝陶瓷的烧结温度,通过实验研究选择的助烧剂质量比为2:1的SiO2/CuO,添加量为3wt%。

使用气孔率分别为75%、80%、95%的有机泡沫模板,在固含量选取为30wt%的悬浮液中浸渍后干燥,最后在1200℃烧结2h,分别制备得到了气孔率为65%、72%、93%的多孔氧化铝陶瓷。

可见有机泡沫浸渍法是一种气孔率可大范围调控的多孔陶瓷制备工艺。

关键词:悬浮液稳定性;有机泡沫浸渍法;多孔氧化铝陶瓷;助烧剂AbstractThe polymeric sponge impregnation process is the most common process of the preparation of porous ceramics,since this method can prepare porous ceramics with uniform pore distribution, through holes,three-dimensional network structure and high porosity porous ceramic.This paper studies the effect of different types and different dosage of dispersants on the stability of α-Al2O3powders in the suspension. The results show when the solid content was 5wt%, gum arabic was chosen as the dispersant and its dosage was 0.8wt%, α-Al2O3 powders in the suspension had the best stability after laying aside for 12 hours. In order to lower the sintering temperature of the alumina ceramic, sintering aids of SiO2/CuO with a weight ratio of 2:1 and dosage of 3wt%, were added in the starting materials. When the PU foams with porosity of 75%, 80%, 95% respectively were used as the templates, and the solid content of the suspension was 30wt%, porous alumina ceramic with porosity of 65%, 72%, 93% respectively were prepared. In a word, the organic foam impregnation method is a ceramic preparation process which can achieve the control of porosity in a large range.Key words:stability of the suspension; polymeric sponge impregnation process; porous alumina ceramics; sintering aids目录前言 (1)1绪论 (2)1.1氧化铝多孔陶瓷的性能特点及发展应用 (2)1.2多孔陶瓷的制备方法 (2)1.2.1有机泡沫浸渍法 (2)1.2.2发泡法 (3)1.2.3 造孔剂法 (4)1.2.4木材陶瓷化工艺 (5)1.2.5直接烧结法 (6)1.3有机泡沫浸渍法制备氧化铝陶瓷工艺要点 (6)1.3.1有机泡沫的选择和预处理 (6)1.3.2悬浮液的制备 (7)1.3.3悬浮液稳定性的表征 (13)1.3.4 挂浆工艺 (14)1.4氧化铝陶瓷的低温烧结技术 (14)1.4.1降低陶瓷烧结温度的方法 (15)1.4.2常用的低温烧结复合助剂 (15)1.4.3烧结助剂降低氧化铝陶瓷烧结温度机理 (16)1.4.4 低温烧结复合助剂的选配原则 (18)1.5 有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷的研究现状 (18)1.6 本文的研究内容和意义 (19)2.1 实验原料及设备 (20)2.1.1 实验原料 (20)2.1.2 实验设备 (20)2.2 悬浮液的制备 (21)2.2.1 分散剂的选择 (21)2.2.2 pH调节 (22)2.3 沉降法测试悬浮液稳定性 (22)2.4 测试结果分析 (22)2.5 坯体的制备 (25)2.5.1 有机泡沫模板制作与预处理 (25)2.5.2 挂浆与干燥 (25)3 氧化铝陶瓷低温烧结工艺研究 (26)3.1 实验材料 (26)3.2 实验设备 (26)3.3 不同助烧体系对氧化铝陶瓷烧结的影响 (26)3.4 XRD和扫描电镜检测 (27)4 多孔氧化铝陶瓷低温烧结 (32)4.1 气孔率测定 (32)4.2助烧剂对多孔氧化铝陶瓷的性能影响及分析 (33)5 结论 (32)致谢 (33)附录A外文译文 (37)附录B外文文献 (44)近几年以来,一类界面与表面起突出作用的新兴材料日益受到重视,既发现一些新的物理效应和现象[1],在应用上又特别有潜力,具有非常广泛的发展前景。

氧化铝多孔陶瓷的制备及其性能的研究

氧化铝多孔陶瓷的制备及其性能的研究

山东理工大学硕士学位论文氧化铝多孔陶瓷的制备及其性能的研究Study on Properties and Preparation of Al 2O 3 Porous Ceramics研究生: 唐钰栋 指导教师: 白佳海 副教授申请学位门类级别: 工学硕士学科专业名称: 材料学研究方向: 先进结构陶瓷论文完成日期: 2014年4月15日分类号:TQ174密 级: 单位代码:10433 学 号:Y1106173独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

研究生签名:时间:年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅;学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名:时间:年月日导师签名:时间:年月摘要本文以低温燃烧合成的粉体为原料制备多孔氧化铝陶瓷,并研究外加ZrO2、MgO、淀粉燃料、引燃温度,前驱体溶液中Al3+浓度、烧结温度对多孔氧化铝陶瓷的显微结构、显气孔率、维氏硬度、孔径分布的影响规律。

主要实验工作和结论如下:1. 用溶胶低温燃烧合成的粉体制备多孔氧化铝陶瓷,并研究外加ZrO2、MgO、淀粉燃料、引燃温度对多孔陶瓷性能的影响。

实验结果表明:随着ZrO2(3 mol%Y2O3)外加量(0、10、15和20mol%)的增多,多孔陶瓷的显气孔率先增大,后略有减小。

当ZrO2外加量为15mol%时,尽管多孔陶瓷的显气孔率较大,但Al2O3晶粒的平均尺寸较小,颈部较厚,因此其维氏硬度较高。

水处理用的多孔氧化铝陶瓷制备工艺

水处理用的多孔氧化铝陶瓷制备工艺

水处理用的多孔氧化铝陶瓷制备工艺近几十年来,全球经济以前所未有的速度发展了起来,但由于生产方式粗放,产业结构不合理等原因,经济发展的速度往往会超过资源环境的承载能力,使其造成的污染在短时间内很难消失——比如说排放的污水越多,可利用的水资源就越少。

不过有道是治标不如治本,与其去治理已经造成的环境污染,不如先从根源上减少污染的发生。

因此治理水资源污染,首先就得从分离废水开始,此时是否有好的过滤材料就成为了该流程的关键。

水处理中的多孔氧化铝陶瓷总的来说,液体的分离都需要较高的分离技术。

而多孔陶瓷材料由于具有孔隙率高,透气阻力小,可控孔径,清洗再生方便以及耐高温、高压和较强的耐化学腐蚀等性能,很适合用于水处理等场所的过滤工作,如大规模的自来水提纯就可以使用多孔陶瓷,其过滤的效果除了与多孔陶瓷的材料有关外,还受材料颗粒的大小,外界压力等因素的影响。

多孔陶瓷中,氧化铝由于具有良好的化学稳定性,热稳定性、较高的机械强度以及廉价易得等优点,是制备多孔陶瓷最常用的材料之一。

以其为原料制备而成的氧化铝多孔陶瓷材料,不仅具有较好的机械强度、高的比表面积、复杂的孔道分布结构,而且气孔尺寸可控,其应用也因此遍布于能源、环保、化工、食品、生物医学等众多领域。

多孔氧化铝陶瓷管多孔氧化铝陶瓷的制备已知“孔隙结构”是影响多孔氧化铝陶瓷材料应用的主要因素之一,而孔隙结构的形成主要取决于制备工艺与技术,其中以成型方法最为关键。

因此下面便来了解一下都有哪些工艺可供选择。

1挤出成型工艺将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型,经过高温烧结处理后就可以得到典型的多孔陶瓷材料,即蜂窝陶瓷。

其基本工艺流程为∶配料→球磨→陈腐→成型→干燥→烧结,该工艺的优点为可以根据实际需要对多孔陶瓷体的孔形状以及孔径大小进行精确设计,其缺点是不能制备复杂孔道结构以及小尺寸孔洞的多孔材料,同时对从模具中挤出的坯料的塑性有较高要求。

挤压成型示意图2颗粒堆积成孔工艺依靠粗颗粒之间的堆积及利用颗粒结合部形成的微孔结构。

空心球包覆处理制备氧化铝多孔陶瓷

空心球包覆处理制备氧化铝多孔陶瓷

硅 酸 盐 学 报JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY收稿日期:2014–02–28。

修订日期:2014–05–06。

Receive date :2014–02–28. Revised date :2014–05–06. 基金项目:国家自然科学基金(51172120);中国博士后 First author: XU Xingxing(1986–), Male, Master candidate. 科学基金(2012M510430和2013M530618)E-mail: xuhaierxing@资助项目。

Correspondent author:YANG Jinlong(1966–),Male, Ph.D., Professor. 第一作者:徐星星(1986—),男,硕士研究生。

E-mail: jlyang@通信作者:杨金龙(1966—),男,博士,教授。

空心球包覆处理制备氧化铝多孔陶瓷徐星星1,齐 飞2,王修慧1,吴甲民2,黄 勇2,杨金龙1, 2(1. 大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁 大连 116028;2. 清华大学材料学院,北京 100084)摘 要:采用浆料浸渍法在氧化铝空心球表面包覆高岭土和滑石粉,利用高岭土和滑石粉引入的MgO-SiO 2-Al 2O 3作为助烧剂,采用干压成型工艺制备出氧化铝空心球多孔陶瓷,研究了高岭土和滑石粉包覆量对氧化铝空心球多孔陶瓷性能的影响。

结果表明:随高岭土和滑石粉包覆量的增加,氧化铝空心球多孔陶瓷的相对密度、收缩率、抗弯强度和断裂韧性先减小后增加;当滑石粉和高岭土包覆量为11.5%(质量分数)时,氧化铝空心球多孔陶瓷的相对密度、线收缩率、抗弯强度和断裂韧性均分别达到最大值0.77、26 %、177 MPa 和3.08 MPa·m 1/2。

包覆氧化铝空心球的多孔陶瓷抗弯强度是未包覆的3倍。

包覆适量高岭土和滑石粉明显改善了氧化铝空心球之间的界面结合强度。

采用溶胶浸渍造孔剂法制备性能优良的多孔氧化铝陶瓷

采用溶胶浸渍造孔剂法制备性能优良的多孔氧化铝陶瓷
浸渍氧化铝溶胶在真空下干燥ꎮ 如上所述ꎬ通过改
变核桃 壳 粉 粒 度 得 到 了 不 同 类 型 的 试 样 ( WS45:
45 μmꎻ WS22: 22 μmꎻ WS13: 13 μmꎻ WS7: 7 μmꎻ
WS7 -5:7 μmꎬ5% ) ꎮ
表 1 核桃壳粉的元素组成
核桃壳粉
Feb. 2020
核桃壳粉是一种天然有机物ꎬ燃烧后无毒ꎬ有机
物含量高ꎬ已被广泛应用于过滤、医药、催化等领域ꎮ
冷等静压在 5 MPa 下压制ꎮ 粉体预烧 1 400 ℃ ꎬ速
率为 5 ℃ / minꎬ 持 续 2 hꎬ 部 分 试 样 立 即 加 热 到
1 600 ℃ ꎬ速率为 10 ℃ / minꎮ 另一部分预烧试样经
2020 年 2 月
第 45 卷 第 1 期
耐火与石灰
49
采用溶胶浸渍造孔剂法制备性能优良的
多孔氧化铝陶瓷
摘 要: 研究了一种新型改进方法ꎬ以核桃壳粉为造孔剂ꎬ结合氧化铝溶胶浸渍法制备一种力学性能和热学性能
良好的多孔氧化铝陶瓷( PACs) ꎮ 结果表明ꎬ采用上述工艺路线可以观察到在多孔氧化铝陶瓷中球形孔隙分布均
后一个方法广泛用于制备高孔隙率、形状复杂的多
孔陶瓷ꎬ因其制备工艺简单、成本低廉、可控性高ꎬ可
以制备出形状复杂的多孔样品ꎮ 此外ꎬ多孔陶瓷内
部的孔隙结构本质上很大程度决定了多孔陶瓷的形
态和弹性性能ꎮ 传统采用 PFA 法以木屑、稻谷壳和
的导热性能和力学性能的作用ꎮ
2. 1 PACs 的制备
本文主要以板状刚玉( ≤74 μm 和≤45 μm) 、
关键词: 核桃壳粉ꎻ 多孔氧化铝陶瓷ꎻ 纳米铝溶胶ꎻ 力学性能ꎻ 导热系数
中图分类号: TQ175.12

氧化铝多孔渗透陶瓷

氧化铝多孔渗透陶瓷

氧化铝多孔渗透陶瓷
基本介绍
氧化铝多孔渗透陶瓷是由特殊氧化铝相成份和特种次氯酸钠混合而成的新型催化剂,
在外加热源的作用下能达到精确渗透的效果。

经过技术处理,铝基渗透陶瓷可以具有较好
的抗老化性能、高烧蚀温度、高烧蚀速率和良好的密度——孔隙率关系。

它具有承载能力高、温度损失低、孔分布均匀、强度高等特点。

氧化铝多孔渗透陶瓷的主要制备过程为:氧化铝、次氯酸钠和水结合后加热至1500℃,使氧化铝和次氯酸钠充分反应,然后冷却至室温,产生泡沫样气孔结构,形成氧化铝多孔
渗透陶瓷。

氧化铝多孔渗透陶瓷具有宽广的应用领域:主要用于能源、化工、冶金、食品、石油、核能、气动及空气技术等领域,用于加压系统、蒸汽流体离心除湿机、冷却塔、高温气流
再生分离、换热器内壁保护及冷凝器移动球的表面换热等设备。

氧化铝多孔渗透陶瓷由于
其优异的性能,特别是具有很高的抗侵蚀性和抗热性,进一步延长了使用寿命,使得氧化
铝的应用越来越广泛,受到客户的广泛推崇,可以说是一种节能环保的陶瓷材料。

基于铝粉造孔的氧化铝陶瓷的制备和研究

基于铝粉造孔的氧化铝陶瓷的制备和研究

1引言利用金属铝粉作为造孔剂制备多孔氧化铝陶瓷是近年来提出的一项新工艺,其特点在于铝粉在陶瓷烧成过程中可以被氧化形成Al 2O 3,与陶瓷基体的主要成分相同,可以有效避免传统造孔剂法由于引入第二相造成的分布不均以及陶瓷组分偏离的问题[1-4]。

据相关报道,石棋等人利用金属铝粉制备了多孔氧化铝陶瓷,认为铝粉作为造孔剂引入陶瓷中不仅可以有效形成气孔,而且可以减小陶瓷基体的烧成收缩,并讨论了铝粉的相关造孔机制[5-6];唐世艳等利用铝粉制备了孔隙率高达46.99%、烧成收缩仅为-0.85%的多孔氧化铝陶瓷型芯[7]。

铝粉在陶瓷烧成中展现出来的相关特性对于大收缩、不易控制产品精度、后加工困难的氧化铝陶瓷来说,有着至关重要的意义,这将有利于大大降低多孔氧化铝陶瓷的后期加工成本。

在目前,金属铝粉作为造孔剂制备多孔氧化铝陶瓷采用的成型技术主要是干法成型,难以在湿法成型中采用,这是因为考虑到金属铝在湿环境中会被提前氧化形成Al 2O 3,从而失去造孔的作用,但是这样无疑大大限制了该工艺的应用范围。

有鉴于此,本文以正硅酸乙酯(TEOS )作为包覆材料对金属铝粉包覆改性,通过注浆成型制备多孔氧化铝陶瓷,探究金属铝粉在湿环境下的造孔效果以及对陶瓷性能的影响。

2实验方法日本产氧化铝粉(平均粒径为0.7μm,Al 2O 3含量≥99.5%)、金属铝粉(平均粒径为20μm,Al含量≥99%)、苏州高岭土(平均粒径为37.5μm,Al 2O 3含量为46%,林铭,范羽宣,何中睿,石棋(景德镇陶瓷大学研究生院,景德镇333403)(TEOS)为包覆原料,采用包覆法对金属铝粉进行包覆改性后利用注浆成型制备多孔氧化铝陶瓷,研究了TEOS/Al 质量比对铝粉包覆率的影响以及铝粉包覆率、包覆铝粉加入量对多孔氧化铝陶瓷性能的影响。

研究结果表明,随着TEOS/Al 质量增大,铝粉包覆率逐渐增大,并在TEOS/Al 质量比为4:5时趋于100%;随着铝粉包覆率增大,多孔氧化铝陶瓷的显气孔率逐渐增大,烧成线收缩率及抗弯强度逐渐减小,但当TEOS/Al 质量比超过4:5,达到5:5时,陶瓷显气孔率减小,烧成收缩率和抗弯强度增大;而随着包覆铝粉加入量提高,多孔氧化铝陶瓷的显气孔率逐渐增大,烧成线收缩率及抗弯强度逐渐减小。

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氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究【毕业论文,绝对精品】氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究摘要:综合论述了国内外多孔氧化铝陶瓷的制备方法及性能的研究进展并对目前存在的问题及将来的研究方向进行了展望。

关键词:氧化铝多孔陶瓷、制备、展望一、引文: 多孔氧化铝陶瓷是指以氧化铝为骨料通过在材料成形与高温烧结过程中内部形成大量彼此相通或闭合的微孔或孔洞。

较高的孔隙率的特性使其对液体和气体介质具有有选择的透过性较低的热传导性能再加上陶瓷材料固有的耐高温、抗腐蚀、高的化学稳定性的特点使其在气体和液体过滤、净化分离、化工催化载体、生物植入材料、吸声减震和传感器材料等众多领域有着广泛的应用前景。

多孔氧化铝陶瓷上述优异的性能和低廉的制造成本引起了科学界的高度关注。

笔者就目前国内外多孔氧化铝陶瓷的制备方法、性能的研究进展进行综述。

二、氧化铝晶体的结构氧化铝,属离子晶体,成键为共价键,熔点为 2050?,沸点为 3000?,真密度为 3.6g/cm。

它的流动性好,难溶于水,能溶解在熔融的冰晶石中。

它是铝电解生产的中的主要原料。

有四种同素异构体β,氧化铝δ, 氧化铝γ,氧化铝α,氧化铝,主要有α型和γ型两种变体,工业上可从铝土矿中提取。

Al2O外观白色晶状粉名称氧化铝刚玉白玉红宝石蓝宝石刚玉粉corundum 化学式末或固体。

氧化铝和酸碱都能反应,所以此材料不易接近酸碱会腐蚀。

三、氧化铝多孔陶瓷的特性多孔陶瓷是以气孔为主相的一类陶瓷材料是由各种颗粒与结合剂组成的坯料经过成型、烧成等工艺制得的调节各种颗粒料之间的矿物组成、颗粒级配比和坯料的烧成温度多孔陶瓷可具有不同的物理和化学特性,多孔陶瓷材料孔道分布较均匀便于成型及烧结具化学稳定性好质轻耐热性好比表面积大良好的抗热冲击性质等特性。

由于多孔陶瓷所具有的很多优良特性现代科学技术的进一步发展新型多孔陶瓷材料受到人们的关注现已广泛应用与国民生产的诸多领域如保温隔热材料、过滤器材料、催化剂载体、吸音、隐身材料等而其节能及过滤等方面的研究与开发都使得多孔陶瓷作为环保型绿色材料有着广阔的应用前景。

2O3 多孔陶瓷的特点是造价低机械强度高绝缘度高耐高温耐高压 Al等特点。

其产品可用于电子电器热工仪表石油化工等领域。

四、氧化铝多孔陶瓷的制备多孔氧化铝陶瓷的制备方法多孔氧化铝陶瓷的制备工艺主要包括孔结构的形成坯体的成形和坯体的烧结 3 个方面。

关于孔结构形成的方法既有传统的通过机械挤出成孔法、颗粒堆积形成气孔法、添加造孔剂成孔法、发泡工艺成孔法、有机泡沫浸渍成孔法1也有新型的铝板阳极氧化法、溶胶-凝胶法等。

关于坯体成形工艺主要有模压成形法2、凝胶注模成形法、固体粒子烧结法、挤压成形法等。

如何得到高的气孔率且能较好地控制孔径及其分布、形状、三维排列等则需要选择合适的方法和工艺。

下面介绍几种氧化铝多孔陶瓷常用的制备方法。

(1) 造孔剂成孔凝胶注模法高温烧结法造孔剂成孔法是将一定量的造孔剂添加到陶瓷坯料中造孔剂在坯体中会占据一定的空间经过低温烧结后造孔剂离开基体形成气孔得到多孔陶瓷。

造孔剂的种类分为有无机和有机两大类。

无机造孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等高温可分解的盐类以及煤粉、碳粉等?谢炜准林饕翘烊幌宋 ?叻肿?a name=baidusnap2>聚合物和有机酸等如淀粉、尼龙纤维等。

目前应用较多的是加入有机造孔剂且效果较好。

由于造孔剂颗粒的大小及形状决定最终成孔的大小和形状且造孔剂添加量决定了最终的气孔率所以选择合适的造孔剂是制备多孔陶瓷的关键问题。

凝胶注模成形法利用料浆内部或少量添加剂的化学反应作用使陶瓷料浆原位凝固形成坯体获得具有良好微观均匀性和较高密度的素坯从而显著提高材料的可靠性。

目前应用造孔剂成孔凝胶注模法高温烧结法制备多孔陶瓷是比较普遍的方法且制得的多孔陶瓷孔结构好力学性能相对来讲也较理想。

邵庄等采用凝胶注模和加造孔剂的工艺用甲基丙烯酸—羟乙酯HEMA取代丙烯酰胺AM作为单体用十二烷基硫酸钠作为造孔剂将样品于 1 600?下保温 2 h 烧结成功制备出了气孔率为 80的、结构均匀的氧化铝多孔陶瓷。

(2) 发泡工艺成孔凝胶注模成形高温烧结法发泡工艺成孔是将有机化学物质如长链的表面活性剂生物大分子如蛋白质8或无机化学物质如碳酸氢铵、碳酸钙、十二烷基磺酸钠等添加到陶瓷组分中经处理形成挥发性气体产生的泡沫经干燥和烧成制得多孔陶瓷。

此工艺的优点是易于控制制品的形状、成分和密度且可制备各种孔径大小和形状的多孔陶瓷尤其特别适用于生产闭气孔的陶瓷制品。

关于有机的发泡剂目前存在如下问题:?采用传的长链的表面活性剂发泡制备泡沫的稳定性较差?在气液界面的吸附能较低容易脱附所以在表面张力的作用下气泡容易出现长大排水和塌陷等现象泡沫结构迅速变化会给后续陶瓷成形工艺带来不便。

杨金龙等采用短链两亲分子戊酸修饰氧化铝颗粒使其具有部分的疏水性在机械搅拌的作用下制备出稳定的泡沫浆料并结合凝胶注模成形技术经高温烧结成功制备了高气孔率、高强度的氧化铝泡沫陶瓷。

(3) 有机泡沫浸渍成孔凝胶注模成形高温烧结法有机泡沫浸渍成孔法是将制备好的料浆均匀地涂覆在具有开孔的三维网状骨架的有机泡沫网状体上低温干燥后烧掉有机泡沫体而获得一种网眼多孔陶瓷。

此方法首先要考虑孔的形状和大小同时还要求泡沫要有一定的亲水性和足够的回弹性。

另外还需要考虑泡沫的气化温度要求低于陶瓷的烧结温度所以关键问题是有机泡沫的选择。

李飞舟等以 PAA-NH4 与阿拉伯树胶为分散剂采用有机泡沫浸渍和凝胶注模工艺制备了不同气孔率的氧化铝陶瓷。

探讨了工艺参数对坯体的干燥和烧结状况的影响以及有机泡沫的压缩比对多孔陶瓷的气孔率的影响。

(4) 溶胶-凝胶法高温烧结法溶胶-凝胶法主要是利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理、热处理等过程中留下小气孔形成可控的多孔结构。

主要用来制备微孔陶瓷材料特别是微孔陶瓷薄膜。

薛明俊等用Sol-Gel 法制备氧化铝多孔陶瓷。

AKritikaki 等研究了分别将纳米粉以γ-Al2O3 粉末和水铝石溶胶两种形式加入微米尺寸的氧化铝粉末中其弯曲强度和气孔率都得到一定的提高以溶胶形式成形的多孔氧化铝陶瓷的弯曲强度提高更明显。

(5) 阳极氧化法阳极氧化法是用电化学技术在铝的表面原位生长制备多孔氧化铝膜的一种方法。

通过阳极氧化制备的氧化铝膜是多孔状的、具有六角柱状膜孔结构的膜。

刘东阳等采用阳极氧化法制备多孔氧化铝陶瓷膜研究了电流密度、氧化时间和电解液对铝表面原位生长多孔氧化铝膜的影响。

当电流密度增大时电解液对膜层的浸蚀溶解程度加重电解液进入氧化膜内会导致孔洞的产生在较小的电流密度下膜层中基本无孔洞产生。

随氧化时间延长则会使膜层中本已存在的孔洞尺寸进一步增大进而孔洞数量下降。

(6) 造孔剂成孔挤压成形高温烧结法此方法是通过加入造孔剂成孔再加入一定量的粘结剂和烧结促进剂然后将浆料混合练混挤出成形。

成形后的坯体在低温下除去粘结剂然后高温烧结制得氧化铝多孔陶瓷。

整个工艺中核心工序是挤出成形其中成形模具又是挤出成形的核心技术。

漆虹等以 Al2O3 为骨料添加一定数量的烧结促进剂通过挤出成形在介于 11001400?的温度下烧成制备出管式多孔陶瓷支撑体。

ToshihiroIsobe 等研究组以聚酸乙烯酯、碳纤维、尼龙 66 纤维为造孔剂加入粘接剂和烧结促进剂通过挤压成形的方法成功制得了具有较好地定向排列的两种尺寸的多孔陶瓷。

其中采用尼龙 66 纤维为造孔剂在 600?除去粘结剂于1 500?烧结 2h制得了定向排列的微孔尺寸分别为16μm 和46μm的多孔陶瓷。

(7) 新型方法上述介绍的方法为制备多孔陶瓷的较普遍采用的方法。

各种方法都有其自身的优点但也有不足之处。

如采用发泡工艺成孔时?谝欢ǖ奈露壬战崾笨扇嘉镌谌忌蘸蠡崃粝麓罅康幕曳智医峁共痪炔捎迷炜准凉ひ粘煽资庇捎诖蠖嗍炜准恋姆纸馕露然蛉忌瘴露冉系偷北环纸饣蛏粘蟛糠制谆崴孀盼露鹊纳叨獗栈蛳А,孀叛芯康纳钊胍恍?滦偷闹票阜椒ㄏ嗉逃肯帧,?模板法、定向冷冻浇注法、两种方法结合法等。

于景媛等将等直径的发泡聚苯乙烯EPS小球排列成有序的模板通过在模板内离心成形制备孔径均匀的多孔氧化铝陶瓷程晓农等利用 Al2O3 和木屑混料分别采用直接烧结和分步炭化烧结的方法制备了一种具有木材管胞组织结构的多孔 Al2O3 陶瓷20。

Byung-HoYoon 等采用了定向冷冻浇注法制备了多孔氧化铝陶瓷首先在-3?时制备浆料之后 35?热处理 24 h最后在 1 600?煅烧 3 h。

Ding Xiangjin 等采用溶胶-凝胶工艺与发泡法相结合的方法制备了具有平行通道的多孔氧化铝陶瓷并分别在800?、1 000?、1 200?下烧结结果表明:制品的体积收缩?时所得的孔结构不仅具率和压缩强度随着温度的升高而增大。

当烧结温度为1200有平行通道同时还具有双孔结构。

如下两种氧化铝多孔陶瓷的制备和特性:1、粉煤灰-氧化铝多孔陶瓷 (1)粉煤灰中的 SiO2 与所加的 Al2O3 之间在高温下可以发生固相反应2SiO23Al2O3?2SiO23Al2O3,而生成莫来石晶相,有利于提高复合陶瓷的强度。

但过量的氧化铝掺量并不利于莫来石的生成。

当粉煤灰与氧化铝的质量?0.9,1250?烧结时可得到强度较高的复合陶瓷。

(2)末掺加造孔剂的比约为1粉煤灰-氧化铝陶瓷具有 28.4的孔隙率。

利用粉煤灰和氧化铝及一定量的造孔剂可制备出抗压强度 17.3MPa,30.2MPa、显孔隙率30,48、孔径为2,12μm 的微米级的多孔陶瓷。

(3)选用 10的淀粉与木粉混合作为造孔剂为时,所得多孔陶瓷具有抗压强度 20MPa 左右、气孔率 45左右,气径大小为2,5μm 且孔隙分布均匀的优越性能。

2、凝胶注模制备氧化铝陶瓷采用凝胶注模结合发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷。

借助 NDJ-1 型旋转式粘度计、压汞仪、SEM 等表征方法研究了固相含量、pH 值对浆料粘度的影响、在以及多孔氧化铝陶瓷的孔径分布和断口形貌。

1650?下烧成制备出了体积密度在 1. 321. 82 g/cm3、气孔率在 5467、耐压强度在 19. 742. 9 MPa之间的多孔氧化铝陶瓷。

凝胶注模结合发泡法可以制备出性能优异的氧化铝多孔陶瓷。

由于多孔氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度大、耐磨性、耐侵蚀、热导率低、化学稳定性好等优良性能被广泛应用于熔融金属过滤、热气体过滤、微孔膜、传感器、隔膜材料和固定化酶载体以及保温隔热等。

多孔氧化铝陶瓷的主要制备方法有:氧化铝空心球烧结法其工艺简单、成本低但是气孔率较低强度偏低。

添加造孔剂法此种工艺简单、可制得形状复杂及各种气孔结构制品但是气孔分布均匀性差、气孔率低溶胶凝胶工艺此工艺适于制备微孔陶瓷及薄膜材料、气孔分布均匀而缺点是工艺条件不易控制生产率低且不易得到大的块体多孔陶瓷发泡工艺此工艺产品气孔率大、强度较高、适于制备闭气孔材料缺点是对原料要求高工艺条件不易控制有机泡沫浸渍工艺其工艺简单、成本高、能制备高气孔率制品并且强度较高而不足之处是不能制备小孔径闭气孔制品、制品形状受限制、成分密度不易控制借助凝胶注模新工艺制备氧化铝多孔陶瓷主要有两种途径。

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