针状莫来石多孔陶瓷的制备与性能

发布时间：2017-07-20 04:14

  本文关键词：针状莫来石多孔陶瓷的制备与性能

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【摘要】：由晶须构成的莫来石多孔陶瓷通量高,力学性能和抗热震性好,被认为是柴油机颗粒捕集器的理想载体材料。但是当前对针状莫来石多孔陶瓷的制备研究还很少,普遍存在着原料成本高,工艺复杂,且制得的针状莫来石多孔陶瓷孔隙率不高的问题。本论文旨在探索利用新的原料和绿色的工艺来制备高孔隙率和高强度的针状莫来石多孔陶瓷。以Al(OH)3、SiO2为原料,AlF3、V2O5为添加剂在1300℃条件下先制备出莫来石晶须粉料；然后将莫来石晶须粉料混合La203和聚乙烯醇配制成水基陶瓷浆料,再经过冷冻干燥成型和烧结得到莫来石多孔陶瓷。用该方法制备的莫来石多孔陶瓷由晶须构成,孔隙率高达88%,并且可以通过改变浆料的固含量来调节孔隙率。由于具有交联互锁的网络结构,该莫来石多孔陶瓷还表现出较高的抗压强度。将莫来石前驱体粉末混合聚乙烯醇水溶液配制成陶瓷浆料。再通过定向凝固控制冰晶生长方向的方式使陶瓷浆料冷冻成型,然后经冷冻干燥得到陶瓷坯体。陶瓷坯体在密闭容器中经过烧结得到全晶须结构、超高孔隙率(81.4%-94%)的莫来石多孔陶瓷,且可以通过改变聚乙烯醇水溶液的浓度来调节多孔陶瓷的孔隙相貌。成分为SiO2的硅藻壳首次被用作硅源合成纤维状孔隙结构的莫来石多孔陶瓷。由于硅藻壳自身的多孔性和莫来石晶须的难烧结性,通过简单的模压法且不加任何造孔剂和粘结剂制得的莫来石多孔陶瓷,其烧结收缩率很小,孔隙率高达60%。硅藻壳自身的圆形孔被转化为纤维状孔。在1600℃热处理3小时得到的莫来石多孔陶瓷孔隙率为55.5%,抗弯强度高达38.6MPa.
【关键词】：莫来石 晶须 多孔陶瓷 硅藻壳
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 引言8-18
• 1.1 晶须结构莫来石多孔陶瓷的研究背景、意义8-10
• 1.2 多孔陶瓷的制备方法10-14
• 1.2.1 添加造孔剂法10
• 1.2.2 复制法10-11
• 1.2.3 直接发泡法11
• 1.2.4 淀粉原位固化工艺11-12
• 1.2.5 凝胶注模工艺12
• 1.2.6 溶胶凝胶工艺12-13
• 1.2.7 冷冻干燥法13-14
• 1.3 针状莫来石多孔陶瓷的发展与现状14-15
• 1.4 研究的目的和主要内容15-18
• 1.4.1 研究的目的15-16
• 1.4.2 研究的主要内容16-18
• 2 实验原料、制备及表征18-22
• 2.1 实验原料和设备18-19
• 2.2 制备过程19-21
• 2.2.1 外加晶须莫来石针状多孔陶瓷的制备19-20
• 2.2.2 原位生长晶须针状莫来石多孔陶瓷的制备20-21
• 2.2.3 硅藻壳为硅源针状莫来石多孔陶瓷的制备21
• 2.3 测试表征21-22
• 2.3.1 样品的物相（XRD)测试21-22
• 2.3.2 样品的微观结构（SEM)表征22
• 2.3.3 样品孔隙率（开孔）的测试22
• 2.3.4 样品的孔径分布及测试22
• 2.3.5 样品陶瓷烧结前后收缩率的测试22
• 2.3.6 样品强度的测试22
• 3 外加晶须制备莫来石针状多孔陶瓷22-26
• 3.1 莫来石化和微观形貌的形成机理22-26
• 3.2 陶瓷浆料固含量对性能的影响26
• 4 原位生长晶须制备针状莫来石多孔陶瓷26-33
• 4.1 温度对莫来石化的影响26-28
• 4.2 微观结构的影响因素28-30
• 4.3 烧结收缩率的影响因素30-31
• 4.4 针状莫来石多孔陶瓷的性能、影响因素31-33
• 5 硅藻壳为硅源制备针状莫来石多孔陶瓷33-37
• 5.1 硅藻壳作为硅源对莫来石化和孔隙率的影响33-34
• 5.2 多孔陶瓷内外形貌差异的原因分析34-35
• 5.3 烧结温度多针状莫来石多孔陶瓷性能的影响35-37
• 6 结论37-38
• 参考文献38-41
• 附录41-42
• 致谢42

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 徐俊康;李建保;骆丽杰;陈拥军;;SPS烧结制备莫来石晶须与ZrO_2协同增韧莫来石陶瓷[J];陶瓷学报;2015年03期

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本文编号：566217