多孔陶瓷

3.1.7 冷冻干燥工艺 冷冻干燥法全名为真空冷冻干燥法,该
技术由英国人Wollaston于1813年发明。 冷冻干燥的机理就是将需干燥的物料在低 温下先行冻结至其共晶点以下,使物料中的 水分变成固态的冰,然后在适当的真空环境 下,通过加热使冰直接升华为水蒸汽而除去, 从而获得干燥的制品。
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等于1963年发明的。该法是用有机泡沫浸渍陶瓷料 浆,干燥后在高温下烧掉有机泡沫载体而形成孔隙 结构,获得多孔陶瓷的一种方法。 3.1.3 发泡工艺 发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物质, 通过化学反应等产生挥发--精性品-- 气体,产生泡沫。
3.1.4 添加造孔剂工艺
该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂,利用这 些造孔剂在坯体中占据一定的空间,高温下燃尽或 挥发后在陶瓷体中留下孔隙。
•
因制造工艺不同多孔陶瓷的孔结构主要有三
种类型。(1)直通气孔,这类气孔直线贯通,相互之
间没有连通或连通较少,如蜂窝陶瓷等用模具挤制
形成的气孔;(2)闭气孔,这类气孔互不相通,相互孤
立,如发泡法形成而没有破裂贯通的气孔;(3)开气
孔,颗粒烧结法、添加造孔剂法,这类气孔相互贯通,
且与外界连通,极大多数的开气孔都是弯弯曲曲的。
物在坯体内部形成的气孔大部分为闭口气孔或半开
口气孔。
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2.3陶瓷的成孔方法
2.3.1 化学成孔
最常见的化学成孔法是向陶瓷配料中加入 成孔剂。
2.3.2 物理成孔
物理成孔法与化学成孔法最大的不同是物理成孔 法并不是通过添加物的化学反应而成孔。
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3 多孔陶瓷材料的制备方法和工艺
3.1多孔陶瓷材料的工艺 3.2多孔陶瓷材料的制备方法
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多孔陶瓷材料工艺
3.1.1 挤压成形工艺
工艺流程为:原料合成→混合练混→挤出成形→干燥 →烧成→制品。在生产过程中,核心工序是挤出成形,同时 挤出成形模具又是挤出成形的核心技术
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3.1.2 有机(聚合物)泡沫浸渍工艺 有机泡沫(聚合物)浸渍工艺是Schwartzwalder
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3.2多孔陶瓷的制备
3.2.1 粒状陶瓷的制备 3.2.2 蜂窝陶瓷的制备 3.2.3 泡沫陶瓷的制备
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.2.1 粒状陶瓷
一般是将粒状陶瓷骨料和玻璃质、粘 土质粘结剂与成孔剂混合、成型、干燥、 烧成。
其中，骨料包括Al2O3、SiC和玻璃等。
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成孔剂分为可燃性物质(如碳粒)和高 温时分解产生气体的物质(如碳酸钙)。
3.1.8 多孔陶瓷水热-热静压工艺
该工艺通过水作为压力传递介质制备各种孔径 多孔陶瓷。其简单制备步骤为:硅凝胶和10%(质量 百分数)的水混合,置于高压釜中(压力10~15MPa,温 度300℃),通过水蒸汽的挥发而制成多孔陶瓷。水 热-热静压工艺中,反应时间一般为10~180 min。在 25MPa下处理60 min,制得的多孔陶瓷材料体积密 度为0.88 g/c,孔体积为0.59c/g,孔尺寸分布范围为 30~50 nm,抗压强度高达80MPa。多孔陶瓷水热-热 静压工艺具有以下优点:制得的多孔陶瓷材料抗压 强度高、性能稳定、孔径分布范围广。
多孔陶瓷 泡沫陶瓷 蜂窝陶瓷 粒状陶瓷结体
气孔率/% 80~90
70
30~50
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2 多孔陶瓷的特性以及孔隙形成
• 2.1结构特征与性能 • 2.2多孔陶瓷的孔隙形成机理 • 2.3陶瓷的成孔方法。
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2.1结构特征与性能
• 2.1.1孔结构特征
•
多孔陶瓷最大的结构特征就是多孔性。
2.2多孔陶瓷的孔隙形成机理
多孔陶瓷的孔隙结构通常是由颗粒堆积形成的空腔,
坯体中含有大量可燃物或者可分解物形成的空隙,坯
体形成过程中机械发泡形成的空隙以及由于坯体成
形过程中引入的有机前驱体燃烧形成的孔隙。一般
采用骨料颗粒堆积法和前驱体燃尽法均可以制得较
高的开口气孔的多孔陶瓷制品;而采用可燃物或分解
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2.1.2性能特性 多孔陶瓷的孔结构特征与陶瓷本身的优异性能结
合,使其具有均匀的透过性、发达的比表面积、低密度、 低热导率、低热容以及优良的耐高温、耐磨损、耐气候 性、抗腐蚀性和良好的刚度、一定的机械强度等特性。 这些性能使多孔陶瓷成为发展迅速,应用广泛,前景广阔 的新型材料。
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多孔陶瓷
1简 介 2 多孔陶瓷的特性以及孔隙形成 3 多孔陶瓷材料的制备方法和工艺 4 多孔陶瓷的应用
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1 简介
多孔陶瓷是一种经高温烧成、体内具有 大量彼此相通并与材料表面也相贯通的孔道 结构的陶瓷材料。
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根据成孔方法和孔隙结构，多孔陶瓷可 分为三类：
①粒状陶瓷； ②泡沫陶瓷；③蜂窝陶瓷。 陶瓷的气孔率列于下表。
在烧结时成孔剂分解，逸出气体起发 泡作用，形成连通开孔。
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粘结剂在烧结时熔融，形成液相烧结， 将骨料颗粒结合起来；同时，在骨料之间形 成孔隙。
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3.1多孔陶瓷材料的工艺
• 3.1.1 • 3.1.2 • 3.1.3 • 3.1.4 • 3.1.5 • 3.1.6 • 3.1.7 • 3.1.8 • 3.1.9
挤压成形工艺 有机(聚合物)泡沫浸渍工艺 发泡工艺 添加造孔剂工艺 固态烧结工艺 溶胶-凝胶工艺 冷冻干燥工艺 多孔陶瓷水热-热静压工艺 快速自动成形工艺
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3.1.9 快速自动成形工艺
RP技术是1987年出现的,应用于制造业的高新技术。 RP技术的本质是用积分法制造三维实体。在成形过程中, 先由三维造型软件在计算机中生成部件的三维实体模型, 然后将其用软件“切”出设定厚度的一系列片层,再将这 些片层的数据信息传递给成形机,通过材料逐层添加法制 造出来,而不需要特殊的模具、工具或人工干涉。美国此 项技术发展较为成熟,我国云南大学研究得比较深入。
3.1.5 固态烧结工艺
固态烧结法又称骨料堆积法。该工艺是在骨料 中加入相同组分的微细颗粒,利用微细颗粒易于烧 结的特点,在一定温度下将--精品骨-- 料(大颗粒)连接起来。
3.1.6 溶胶-凝胶工艺
溶胶-凝胶工艺主要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,形成可控多孔结构。