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.     

结构型LaMnO3钙钛矿催化剂的催化燃烧活性和热稳定性

为降低堇青石载体对钙钛矿催化剂活性和稳定性的影响,以堇青石蜂窝陶瓷为基材,采用原位沉淀和悬浮浸渍技术分别制备了SiO₂和La₂O₃为涂层的结构型LaMnO₃催化剂,通过甲苯催化燃烧反应考察了催化剂的活性和热稳定性。结果表明,原位沉淀技术虽然可以均匀和高强度地在载体表面负载La、Mn活性组分,但无法在表面形成LaMnO₃钙钛矿的活性相。悬浮浸渍技术则可以保持LaMnO₃催化剂的结构和活性,结构催化剂与粉末LaMnO₃表现出相似的活性规律。La₂O₃涂层比SiO₂涂层可以更有效地保持LaMnO₃在蜂窝陶瓷载体表面的高活性和热稳定性。     

不同铝源对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能影响

以碳化硅、氮化铝、层析氧化铝、氢氧化铝、氟化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂通过原位反应烧结技术制备碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了含铝化合物种类、烧结温度、石墨含量对SiC/堇青石复相多孔陶瓷相组成、微观结构、气孔率和抗折强度的影响,同时对S0组在1200℃烧结温度下制得的SiC/堇青石复合多孔陶瓷的孔径分布进行了测试分析.结果表明:以AlN为铝源在1200℃下烧结,石墨含量在15％时,堇青石结合SiC多孔陶瓷的抗弯强度和气孔率两项综合性能达到最优,气孔率为31.99％,相应的弯曲强度86.20 MPa.S0组的平均孔径大小在3.0191 μm.     

碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能研究

采用碳化硅、烧高岭土、氢氧化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂制备了碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了烧结温度和烧结助剂二氧化铈对碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构表明:制备出的SiC多孔陶瓷的主相是SiC,结合相是堇青石与方石英,多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;在1350℃烧结,并保温3h,当造孔剂含量为15％时,碳化硅/堇青石复合多孔陶瓷性能最佳,其气孔率31.80％,相应的弯曲强度为63.74 MPa.在1200℃下,添加不同含量的CeO2,对烧结样品的相组成有影响,能够降低生成堇青石的温度,在CeO2含量为3％的样品中,堇青石的峰最明显,但是过量的氧化铈会抑制了堇青石的生成;随着CeO2加入量的增加,其气孔率和弯曲强度也会随之变化,1200℃下,在CeO2加入量为4％时其弯曲强度最优.但随着CeO2的含量的增加,其气孔率逐渐下降.     

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.     

掺杂La2O3对制备堇青石结合碳化硅陶瓷耐火材料加热炉衬里的制备改性研究

随着当今世界产业多元化发展,以消耗能源为主要动力的电力、冶金、汽车、煤炭等行业面临着严峻的环境污染危机.碳化硅多孔陶瓷由于具有优异的高温力学性能,良好的耐腐蚀性,较强的抗热震性等特性,日益成为工业生产中高温气体净化的高效核心部件.堇青石作为硅酸盐体系中稳定的化合物,利用其高温稳定性,将其与碳化硅制成复合陶瓷基材,有效地...     

陶瓷燃烧器用莫来石-堇青石组合砖的研制

以烧结莫来石、电熔莫来石、合成堇青石和电熔白刚玉为主要原料,通过浇注-离心成型工艺生产了莫来石-堇青石组合砖,并研究了堇青石的加入量和加入形式对莫来石-堇青石组合砖性能的影响。结果表明:采用浇注-离心成型工艺生产的热风炉陶瓷燃烧器用组合砖的性能指标优于机压成型的同类产品;随着试样中堇青石含量的增加,制品的荷重软化开始温度逐渐降低,抗热震性逐渐提高,但在堇青石加入量(质量分数,下同)为15%时,其荷重软化开始温度和抗热震性指标都比较好;当颗粒加入量为12%,细粉加入量为3%时,制品的抗热震性最好,耐压强度也较高。产品在广州钢铁企业集团有限公司等钢厂的陶瓷燃烧器上进行了使用试验,用户反映该组合砖强度高,整体性好,能满足大、中型热风炉燃烧器使用需要,值得大力推广。     

煤矸石在堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体中的应用与研究

董青石蜂窝陶瓷具有极低的热膨胀系数、较好的抗热震性、较高的化学稳定性,是优良的汽车净化器催化剂载体材料。煤矸石主要成分为SiO₂和Al₂O₃,在陶瓷行业的利用一直是本领域研究的热点。以山西煤矸石为主要研究对象,通过对采用不同化学组成、粒度分布和微观形貌的煤矸石制备的堇青石蜂窝陶瓷载体样品热膨胀系数进行测定,考察了煤矸石对堇青石蜂窝陶瓷性能的影响。结果表明：不同化学组成的煤矸石制得的蜂窝陶瓷越接近堇青石的理论组成51.4wt.%SiO₂、34.9wt.%Al₂O₃、13.7wt.%MgO,热膨胀系数就越低。随着煤矸石颗粒越细,堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数越低,选用250目煤矸石原料粉末时,热膨胀系数为1.662×10^-6℃^-1。采用微观形貌为片状的煤矸石粉末比用球形的煤矸石粉末制得的堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数更低。     

Pd/石墨烯/堇青石催化剂的甲苯催化燃烧性能及动力学研究

通过超声浸渍法在堇青石表面固载石墨烯涂层从而制备得到Pd/石墨烯/堇青石催化剂,并研究其催化甲苯燃烧的性能。研究表明,石墨烯涂层显著提高了Pd粒子的分散度以及载体表面的疏水性。与Pd/堇青石催化剂相比,Pd/石墨烯/堇青石催化剂的甲苯的起燃温度从180℃降至120℃,而且在水蒸气存在的情况下表现出更好的稳定性。动力学研究表明,Pd/石墨烯/堇青石催化剂上甲苯催化燃烧符合一级反应动力学规律,活化能为60.93 k J/mol。     

石墨表面Si-SiC-TaB2抗烧蚀复合涂层的制备及性能研究

为了提高碳材料的抗烧蚀性能，以石墨块作为基体，SiC(d₅₀=10μm)、B₄C(d₅₀=50μm)、TaC(d₅₀=3μm)为主要原料，采用料浆法结合反应熔渗Si在石墨材料表面制备了Si-SiC和Si-SiC-TaB₂涂层，研究了涂层的物相组成、显微结构和元素分布，考察了Si-SiC-TaB₂复合涂层在室温至1 600℃的抗热震性能，并通过等离子火焰烧蚀试验(2 350℃分别烧蚀120和1 980 s)测试了涂层对石墨材料高温下的抗烧蚀防护性能。结果表明：Si-SiC-TaB₂复合涂层结构致密，涂层中SiC和TaB₂陶瓷颗粒与Si无明显界面；在1 600℃热震循环20次后，涂层试样的质量基本逐渐增加，具有良好的抗热震性能；Si-SiC-TaB₂复合涂层试样烧蚀1 980 s后质量增加，表面覆盖了含有Ta₂O₅和SiO₂的Ta...     

Pd/石墨烯/堇青石催化剂的甲苯催化燃烧性能及动力学研究

通过超声浸渍法在堇青石表面固载石墨烯涂层从而制备得到Pd/石墨烯/堇青石催化剂,并研究其催化甲苯燃烧的性能。研究表明,石墨烯涂层显著提高了Pd粒子的分散度以及载体表面的疏水性。与Pd/堇青石催化剂相比,Pd/石墨烯/堇青石催化剂的甲苯的起燃温度从180℃降至120℃,而且在水蒸气存在的情况下表现出更好的稳定性。动力学研究表明,Pd/石墨烯/堇青石催化剂上甲苯催化燃烧符合一级反应动力学规律,活化能为60.93 k J/mol。     

石棉尾渣和粉煤灰制备堇青石多孔陶瓷及其理化性能

低成本制备堇青石多孔陶瓷一直是专家学者们研究的热点,本文以石棉尾渣、粉煤灰、高岭土为原料,在不添加发泡剂的情况下,采用直接烧结法成功制备了堇青石多孔陶瓷,系统研究了堇青石多孔陶瓷的物相演化、显微结构及理化性能。结果表明:烧结温度的升高和配方中高岭土含量的增加有助于样品中堇青石的合成,高岭土的添加可以有效降低样品发泡的温度和提高样品的孔隙率;当烧结温度为1 240 ℃,焙烧后的石棉尾渣、焙烧后的粉煤灰和高岭土质量比为5∶5∶3时,制备的堇青石多孔陶瓷的体积密度仅为0.6 g/cm³,孔隙率高达76.94%;当烧结温度为1 220 ℃,焙烧后的石棉尾渣、焙烧后的粉煤灰和高岭土质量比为5∶5∶5时,制备的堇青石多孔陶瓷吸水率达到最大值34.57%;此外,制备的堇青石多孔陶瓷还表现出良好的耐碱性能。     

掺杂高温色料对堇青石红外燃烧板性能的影响

红外燃烧器具有加热效率更高、燃烧更加均匀和极低的CO、NOx产生率等优点,因此这种燃烧器的使用也就随之变得广泛起来,已经成为节能灶具的核心部件。红外燃烧陶瓷板是该燃烧器的一个关键部件,其表观、理化性能指标对灶具的外观设计产生了一定的影响。本文以堇青石为基本材料,以铬绿、锆铁红、镨黄、钴黑四种高温色料为添加物,探究了加入高温色料的种类及含量对燃烧板的性能影响。通过对燃烧板的收缩率、吸水率、抗折强度、抗热震性能及烟气热效率等的测试及XRD和SEM分析,以及外观性能,结果表明,一定量色料的添加并不会影响到堇青石红外燃烧板的主要性能,其收缩率、吸水率、抗折强度、烟气热效率及抗热震性能均在合格标准范围内。     

AlN/YAlO3复合陶瓷的抗热震性能

AlN陶瓷硬度高、脆性大,难以烧结致密,作为熔炼容器时会因高温变形或被温度变化引起热冲击破坏。将YAlO₃作为颗粒增强相加入AlN中,通过无压烧结方法制备AlN/YAlO₃复合陶瓷,研究不同温度下AlN/YAlO₃复合陶瓷的抗热震性能,分析热震前后AlN/YAlO₃复合陶瓷的物相结构、断口形貌和表面形貌,并阐明热震损伤机理。结果表明,在AlN陶瓷中加入YAlO₃能够促进AlN陶瓷的烧结,将致密度提升至98.37%,同时细化晶粒,提高AlN/YAlO₃复合陶瓷的抗弯强度和抗热震性能。在温度较高的热震试验中,当热震温度升高至600℃后,AlN/YAlO₃复合陶瓷的抗弯强度和残余强度保持率显著高于AlN陶瓷,表明添加YAlO₃能够有效提高AlN陶瓷的抗热震性能,这主要归因于微裂纹增韧及裂纹的偏折、分叉等机制的协同作用减缓了AlN/YAlO₃复合陶瓷抗弯强度的降低速度。此外,当热震温度达到1 000...     

烧结助剂对低温制备碳化硅多孔陶瓷性能的影响

分别采用十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠以及NaA分子筛残渣为烧结助剂,碳粉为造孔剂,干压法成型,在1150℃空气气氛下烧结制备碳化硅多孔陶瓷支撑体。考察了助剂添加量对微结构、平均孔径、孔隙率以及抗热震性等方面的影响;分析了添加助剂的低温烧成机理。研究结果表明：三种添加剂均有助于提高支撑体的气体渗透性、抗弯强度和耐热震性;添加NaA分子筛残渣助烧结剂获得的碳化硅多孔陶瓷各项性能最佳,气体渗透率为1300 m³/(m²·h·kPa),强度可达27 MPa,且抗热震性能良好。     

锂电池正极材料LiNixCoyMnzO2承烧用莫来石-堇青石质匣钵的研制

莫来石-堇青石质匣钵对于制备高性能锂电池正极材料尤为重要。本文采用莫来石(1.18～0.6 mm)和堇青石(2～1 mm)为骨料，莫来石(0.074 mm)、煅烧氧化铝(0.044 mm)、佛山黄泥(0.044 mm)和煤矸石(0.044 mm)为基质，在1 380℃下保温3 h烧结制备锂电池正极材料LiNi_xCo_yMn_zO₂(LNCM)承烧用莫来石-堇青石匣钵，并采用埋覆侵蚀法探究了正极材料在烧结过程中对匣钵的侵蚀行为。结果表明：在1 380℃下保温3 h烧结制备的匣钵力学性能和抗热震性均较好，其室温抗折强度为10.02 MPa,经3次热震循环后残余强度保持率在51.52%～53.26%;适当增加粗颗粒(1.18～0.6 mm)莫来石的含量可有效提高莫来石-堇青石匣钵的抗侵蚀性，且经侵蚀25次后匣钵表面的最大反应层厚度为447μm,最小反应层厚度为211μm。     

堇青石合成与改性研究进展

堇青石是MgO-SiO₂-Al₂O₃体系中重要的三元化合物,具有低热膨胀系数、良好的热稳定性和抗热震性,因此被广泛应用于耐火材料和催化剂载体中。整理了近些年国内外学者们对于堇青石合成制度和改性技术的研究进展,具体包括采用不同原料通过固相法、低温燃烧法和溶胶凝胶法合成堇青石及不同物质掺杂对堇青石材料性能等方面的影响。目前,堇青石的合成和改性方法较多,且能够应用于工业生产中的各个领域,但总体来说距离国外生产出的堇青石陶瓷在性能方面依旧存在差距,因此,制备出高性能的堇青石材料并能够使之应用于大规模工业生产的技术方法就显得尤为重要,这也为今后学者们对于堇青石的研究提供了一个新的方向。     

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％.     

Ca0.5Sr0.5Zr4P6O24/堇青石复相陶瓷的抗热震性

采用热压烧结工艺制备了Ca05Sr05Zr4P6O24/堇青石复相陶瓷材料,研究了Ca05Sr05Zr4P6O24/堇青石复相陶瓷材料在900℃时抗热震性能和热震压缩断裂后的断口形貌.研究结果表明,堇青石掺杂量分别为5％、10％、15％的Ca0.5Sr0.5Zr4P6O24/堇青石复相陶瓷在900℃热震时,临界热震次数Tc分别为TCC1=9,TCC2=10,TCC3=7;热震后复相陶瓷的断口为明显的脆性断裂断口,裂纹的扩展和延伸主要是沿着Ca05Sr05Zr4P6O24/堇青石的界面不断发生,属典型的沿结合面发生的断裂.     

凝胶注模堇青石-莫来石复相材料的制备及其抗热震性能

采用凝胶注模方法制备堇青石-莫来石复相材料,研究了聚乙烯醇对浆料稳定性、固化时间和表面氧阻聚的影响,分析了堇青石-莫来石复相材料的抗热震性能。结果表明,聚乙烯醇可提高粗颗粒悬浮体系的稳定性,增大浆料黏度,延长固化时间。聚乙烯醇还可以起到消除表面起皮、开裂的作用。通过控制浆料固相含量调节堇青石-莫来石复相材料的气孔分布,从而影响其热震稳定性。当浆料中堇青石-莫来石固相体积分数为41%～44%时,堇青石-莫来石复相材料的热震稳定性最好。