化学结合法低温制备氧化铝泡沫陶瓷的研究

以磷酸二氢铝为粘结剂、电熔α氧化铝粉末为原料、聚氨酯海绵为模板低温制备出了氧化铝泡沫陶瓷.研究了浆料固相含量对氧化铝泡沫陶瓷微观形貌、线收缩率、体积密度和抗折强度的影响.结果表明:随浆料固相含量的增加,烧成氧化铝泡沫陶瓷的通孔率逐渐降低、体积密度与抗折强度逐渐提高,线收缩率均低于1％.在浆料固相含量为60％时,可制备出体积密度为0.83 g/cm3、抗折强度为(2.21±0.43) MPa、通孔率优异的泡沫陶瓷.     

Al_2O_3多孔陶瓷的制备及性能

以煅烧α-Al_2O_3微粉为原料、粘土为高温烧成粘结剂、羧甲基纤维素为成型粘结剂,采用模压成型法制备了氧化铝多孔陶瓷,运用TG-DSC、SEM、XRD等手段研究了烧成温度、粘土含量对氧化铝多孔陶瓷微观形貌、物相结构、线收缩率、气孔率及力学性能的影响。结果表明:在烧结温度为1400℃时,氧化铝多孔陶瓷出现液相烧结,1500℃时液相烧结随粘土含量的增加更加明显;粘土在高温下促进了氧化铝多孔陶瓷的致密化使得线收缩率增大、气孔率降低、抗折强度提高。烧成氧化铝多孔陶瓷的主晶相为α-Al_2O_3,并有少量的莫来石相,莫来石由粘土在高温下转变得到。1400℃烧成的氧化铝多孔陶瓷综合性能优异,其气孔率介于28.6%~33.7%之间,抗折强度介于37.0~64.0 MPa之间。     

碳化硅-氧化铝多孔陶瓷的制备研究

本文以氧化铝粉(44μm)为主要原料,碳化硅粉(0.3μm)作添加剂,磷酸二氢铝作为粘接剂。在300MPa的压力下将粉料模压成多孔陶瓷胚体,试样中碳化硅的添加量分别为5%、10%、15%,粘接剂的含量为6%。将试样在600℃、800℃、1000℃三个温度下烧结,保温1 h后随炉冷却,测试试样的抗折强度、孔隙率及线收缩率,分析不同烧结温度和碳化硅的添加量对多孔陶瓷的力学性能的影响。实验结果表明:随温度逐渐升高,碳化硅添加量的增多,试样的抗折强度逐渐升高,当温度为1000℃,碳化硅添加量为15%时,试样的抗折强度高达48 MPa。在三个温度下,试样的线收缩率整体变化不大,添加剂含量为5%,在600℃烧结后,线收缩仅为13%。孔隙率一方面随着温度的升高而下降,另一方面却随添加剂的含量的增加呈上升趋势。     

ZrO2对Al2TiO5-板状刚玉复合材料性能的影响

以α-Al2O3微粉、板状刚玉和TiO2为主要原料,添加不同含量的ZrO2,通过高温烧成以固相反应直接合成Al2TiO5-板状刚玉-ZrO2复合材料,研究了ZrO2含量对复合材料的烧结收缩率、显气孔率、强度等的影响。结果表明:添加ZrO2的复相材料的收缩率和体积密度明显增加。ZrO2含量为4%时,可以制备出高致密度高强度的Al2TiO5-板状刚玉-ZrO2复合材料,其显气孔率为9.31%,抗折强度为25.6MPa,抗压强度为225MPa。     

聚碳硅烷低温制备碳化硅泡沫陶瓷

采用具有连通气孔的聚氨酯海绵浸渍聚碳硅烷（polycarbosilane,PCS）、碳化硅微粉与四氢呋喃配制的浆料,挂浆素坯经热氧化不熔化处理后,在惰性气氛中于1 000℃热解制备碳化硅泡沫陶瓷。研究了固相含量和PCS含量对碳化硅泡沫陶瓷微观结构、体积密度、线收缩率和抗弯强度的影响,结果表明：固相含量为43.1%～69...     

Al2O3多孔陶瓷的制备和性能研究

采用乙基纤维素为成孔剂制备了Al2O3多孔陶瓷,探讨了工艺参数对其性能的影响。研究结果表明,造孔剂含量、球磨时间及烧结温度均对多孔陶瓷的气孔率和抗折强度有影响。烧结温度的升高使得气孔率降低,但变化不明显,抗折强度明显提高。随造孔剂含量的升高,使得气孔率逐渐上升,超过20％后变化趋于平稳。随着球磨时间的增加,试样呈现气孔率下降和抗折强度升高的趋势。以烧结温度为1580℃,造孔剂含量20％;球磨时间为2．5h的条件下,可获得高显气孔率、抗折强度较高的舢203多孔陶瓷。     

矾土基β-SiAlON结合刚玉-碳化硅复合材料的制备及性能

采用电熔刚玉(≤0.088mm、≤1mm和3～1mm三种粒度)、碳化硅颗粒(3～1mm)、Al2O3微粉、高铝矾土粉、Al粉和Si粉为原料,通过1500℃5h氮化反应制备了矾土基βSiAlON(z设计值为2)结合刚玉-碳化硅复合材料,研究了碳化硅颗粒加入量(分别为0、10%、20%、30%、40%)、Al2O3微粉加入量(分别为0、1%、3%、5%、7%)和βSiAlON理论生成量(分别为15%、20%和25%)对复合材料密度、显气孔率和常温强度的影响,以及不同βSiAlON理论生成量试样的热态抗折强度与温度(400～1400℃)的关系,并借助于XRD、SEM和EDS对复合材料进行了相组成和显微结构分析。结果表明:(1)随碳化硅颗粒加入量的增加,复合材料的体积密度下降,显气孔率和常温强度增加,加入30%碳化硅颗粒时,材料的综合性能较好。(2)随Al2O3微粉加入量的增加,复合材料的体积密度增加,显气孔率下降,其加入量以3%为宜。(3)复合材料的热态抗折强度随温度升高而增加,在1000℃时达到最高值;1000℃以后,强度下降,但在1400℃,βSiAlON理论生成量为20%和25%的矾土基βSiAlON结合刚玉-碳化硅复合材料的强度仍高于其常温时的强度。其原因是互相交错的柱状βSiAlON结合相填充在刚玉和SiC骨架的空隙中,起到了增强、增韧的作用。     

以赤泥为助熔剂制备长石质发泡陶瓷

以赤泥作助熔剂、长石为主要原料、碳化硅微粉为发泡剂,通过模压成型、高温发泡等工序制备了长石质发泡陶瓷.研究了赤泥含量对发泡陶瓷线膨胀率、体积密度、微观形貌、抗折强度和晶体结构的影响.结果 表明,以赤泥作助熔剂,可以有效降低发泡陶瓷的发泡温度,大幅提升碳化硅发泡剂的利用效率;随着赤泥含量的增加,发泡陶瓷内部形成的泡孔逐渐增多,孔径逐渐增大,线性膨胀率先增大后降低;在赤泥含量7.5％时线膨胀率最大,此时发泡陶瓷的发泡率与孔径均匀性都较为理想,体积密度与抗折强度分别为0.41 g/cm3和(0.85 ±0.04) MPa;发泡陶瓷的物相结构为石英(SiO2)、霞石(NaAlSiO4)、钙铝黄长石(Ca2Al2SiO7)和莫来石(3Al2O3· 2SiO2).     

不同种类莫来石对碳化硅质浇注料性能的影响

采用不同种类烧结莫来石、碳化硅、SiO2微粉、Secar71水泥和p-Al2O3为主要原料,制备了不同种类莫来石-碳化硅浇注料,研究了浇注料的常温物理性能、高温抗折强度、抗热震性能、耐磨性能和抗碱性能,并借助SEM和EDS进行了显微结构和微区能谱分析.结果表明:富SiO2玻璃相促进试样的烧结,使得加入M45试样的显气孔率最小,强度最大,加入M60试样的显气孔率最大,强度较小;加入M45试样的高温抗折强度、抗热震性能最差,加入M60试样的高温抗折强度、抗热震性能最好;随着莫来石中Al2O3含量的增加,试样的常温耐磨性能逐渐变好,抗碱性能逐渐变差.     

硅溶胶结合Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的力学性能研究

为了研究硅溶胶结合Al2O3-SiC-C材料的力学性能,以电熔棕刚玉和碳化硅为主要原料,硅溶胶为结合剂,制备了Al2O3-SiC-C铁沟浇注料,研究了其在110、300、500、700、900、1 100、1 300、1 450℃热处理后的常温物理性能和高温(1 400℃)抗折强度,并借助XRD、SEM等进行物相和显微结构分析。结果表明:随着热处理温度的升高,试样常温强度增加,烧后线变化率增大,体积密度先减小后增大,显气孔率先增大后减小,转折温度在700℃;高温抗折强度超过6 MPa。其原因在于:在中低温下,硅溶胶脱水形成—Si—O—Si—凝胶网络结构,保证了浇注料的中低温强度,700℃时因试样大量脱水而使得显气孔率最大,体积密度最小;在高温下,试样中因形成大量纤维状莫来石而为浇注料提供了较高的常温强度和高温强度。     

粉煤灰合成钙长石多孔陶瓷的结构与性能

以高钙粉煤灰为主要原料,通过添加造孔剂,采用高温固相烧结法合成出钙长石多孔陶瓷。考察了烧成制度和造孔剂含量对多孔陶瓷显气孔率及抗折强度的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了多孔陶瓷的物相组成和微观结构。结果表明:提高烧成温度和延长保温时间会降低多孔陶瓷的显气孔率,增强其抗折强度;增加造孔剂含量会导致显气孔率升高,但过量添加反而造成显气孔率下降。当烧成温度为1 140℃、保温时间为90 min、造孔剂含量为35%(质量分数)时,多孔陶瓷具有较高的显气孔率和抗折强度(分别达到58.05%和9.41 MPa)。多孔陶瓷的主晶相为钙长石,孔径分布为数微米到150μm。     

废旧建筑玻璃制备泡沫玻璃的研究

利用废旧建筑玻璃为原料,以碳酸钙为发泡剂、硼酸为助溶剂,采用模压成型、高温发泡工艺成功制备出了泡沫玻璃,研究了发泡剂含量与发泡温度对泡沫玻璃的体积膨胀率、体积密度、气孔率、抗折强度等性能的影响.结果 表明:在800 ～840℃的发泡温度范围内,随发泡剂含量的增加,泡沫玻璃的体积膨胀率与气孔率先增大后降低,而体积密度和抗折强度先降低后增大,在发泡剂含量为3％,发泡温度在820℃时,泡沫玻璃综合性能良好,其体积膨胀率达476％,体积密度为0.21 g/cm3,气孔率达87.26％,抗折强度为(1.38 ±+0.15) MPa,孔径介于1.7 ～2.2 mm之间.     

氧化铝泡沫陶瓷表面活性层的制备及性能研究

以拟薄水铝石溶胶为粘结剂、活性氧化铝粉末为骨料配制浆料,采用真空浸渍涂覆法在氧化铝泡沫陶瓷基体上制备了活性氧化铝层,研究了浆料配比与浸渍次数对氧化铝泡沫陶瓷微观形貌、体积密度、线收缩率、抗折强度及比表面积的影响。结果表明:适当提高浸渍浆料中的固相含量可有效降低涂覆层开裂;随着浸渍次数的增加,泡沫陶瓷的通孔率下降,体积密度与抗折强度均有所提高,而比表面积大幅提高,从原有泡沫陶瓷基体的0.17m~2/g提高至最大的35.16 m~2/g,抗折强度从基体的0.81±0.06 MPa提升至浸渍涂覆3次的1.36±0.13 MPa。     

SiO2微粉加入量对β-SiAlON-SiC材料性能的影响

在保证承烧锂电池三元正极材料匣钵用β-SiAlON-SiC材料抗碱性的前提下,以SiC颗粒和细粉、Si粉、Al粉、α-Al₂O₃微粉等为原料,采用高温氮化法制备β-SiAlON-SiC材料,研究了SiO₂微粉加入量(外加质量分数分别为0、1%、2%、3%)对β-SiAlON-SiC材料的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、高温抗折强度、物相组成、抗碱性的影响。结果表明：1)在β-SiAlON-SiC材料中添加SiO₂微粉可以降低其显气孔率,显著提高其常温抗折强度和高温抗折强度;2)添加SiO₂微粉不会影响Si粉和Al粉的氮化效果,但会影响Al₂O₃在Si₃N₄中的固溶度和β-SiAlON的生成量;3)SiO₂微粉的最优添加量为1%(w),所得试样的抗碱性明显优于未添加SiO₂微粉试样的。     

浆料流变性对堇青石泡沫陶瓷性能的影响

采用有机前驱体浸渍法制备了堇青石泡沫陶瓷。探讨了粘结剂甲基纤维素(MC)、硅酸钠和磷酸二氢铝对浆料流变性能的影响，并结合烧成工艺分析了浆料流变性能对泡沫陶瓷气孔率、容重、吸水率和强度的影响。结果表明：浆料流变性能的控制是制备高质量泡沫陶瓷的关键，所制备的堇青石泡沫陶瓷密度小于0．3g/cm^3，气孔率大于85％；与Na2SiO3比，Al(H2PO4)，是较为理想的高温粘接剂。     

炭黑N990加入量对Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料性能的影响

为了进一步改善Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的性能,以均化矾土、碳化硅、炭黑N990、α-Al_2O_3微粉、SiO_2微粉为主要原料,水泥为结合剂,制备了Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料,研究了炭黑N990加入量(加入质量分数分别为1.5%、3%和4.5%)对浇注料的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度、抗氧化性和抗渣侵蚀性等的影响。结果表明:随着炭黑加入量的增加,试样的显气孔率升高,体积密度和强度降低,抗氧化性呈先降低后升高的变化趋势,抗渣侵蚀性逐渐增强。     

热压烧结Al2O3-ZrB2-SiC复相陶瓷的高温力学性能研究

为提高Al2O3陶瓷的高温力学性能,采用热压烧结工艺(烧结温度1 800℃,烧结压力20 MPa,保温1 h)制备了Al2O3-ZrB2-SiC复相陶瓷(简称AZS),并研究了ZrB2含量对Al2O3基陶瓷高温抗折强度和抗热震性的影响。结果表明:1)在Al2O3基陶瓷中加入第二相ZrB2能有效改善材料的高温抗折强度和高温强度保持率,在1 000和1 200℃时,加入20%体积分数ZrB2的AZS陶瓷试样具有最高的高温抗折强度,而加入24%体积分数ZrB2的AZS陶瓷试样具有最高的高温强度保持率。2)AZS陶瓷的抗热震性能优于纯Al2O3陶瓷。经100℃温差急冷后,加入20%体积分数ZrB2的AZS陶瓷具有最高的残余强度,比纯Al2O3陶瓷提高了17.2%;经300和500℃温差急冷后,加入24%体积分数ZrB2的AZS陶瓷都具有最高的残余强度,比Al2O3陶瓷分别提高了35.3%和20.9%。     

Si粉氮化法合成Si3N4-SiC材料

以SiC、Si粉和Al2O3微粉为主要原料,羧甲基纤维素(CMC)为临时结合剂,采用氮化反应烧结法合成了Si3N4-SiC材料,主要研究了Si粉的粒度(≤0.074、≤0.044 mm)和加入量(质量分数分别为15%、17%、19%、21%)、烧成温度(分别为1 380、1 400、1 420、1 430、1 440、1 460和1 480℃)、Al2O3微粉添加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%,取代相应量的SiC粉)对Si3N4-SiC材料的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度及Si3N4含量的影响。结果表明:1)采用粒度较细Si粉的试样具有较高的致密度、常温强度、高温抗折强度和Si3N4含量;随着Si粉加入量的增加,试样的致密度略有增大但变化不大,常温强度和Si3N4含量逐渐增大,而高温抗折强度先增大后减小;2)适当提高烧成温度会明显改善Si3N4-SiC材料的高温抗折强度,但当温度超过1 440℃反而略有下降;3)添加Al2O3微粉对烧后试样的致密度、常温强度和高温抗折强度有益。综合来看,Si粉的适宜添加量(质量分数)为17%,较适宜的烧成温度为1 420～1 440℃,Al2O3微粉的适宜添加质量分数为2%。     

结合剂对Al2O3-MgAl2O4-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

以电熔镁铝尖晶石(粒度为5～3mm、3～1mm)和电熔白刚玉颗粒(粒度<1mm)以及白刚玉细粉、碳化硅细粉、活性αAl2O3微粉、Si粉和球状沥青等为主要原料,在保持基料的配比不变的条件下分别采用铝酸钙水泥(w,3%) SiO2微粉(w,2%)及ρAl2O3(w,4%)为结合剂,振动成型为Al2O3-MgAl2O4-SiC-C试样,室温养护24h后脱模,分别于110℃24h、1100℃3h和1500℃3h(埋炭)条件下热处理,然后测定试样的体积密度、显气孔率、线变化率、抗折强度、耐压强度和抗渣性。试验结果表明:铝酸钙水泥 SiO2微粉结合的浇注料流动性较好,经110℃24h、1100℃3h和1500℃3h(埋炭)热处理后,试样的显气孔率较小,体积密度较大,常温耐压强度和常温抗折强度优于以ρAl2O3为结合剂的;但是,采用铝酸钙水泥 SiO2微粉作结合剂的试样经1500℃埋炭3h处理后的线变化率较大,试样的高温抗折强度和抗侵蚀性能也明显低于ρAl2O3结合试样的。     

Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能的影响

研究了Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能(高温抗折强度和抗热震性)的影响,并研究了这些性能与物相组成和显微结构间的关系.结果表明:Y2O3在Al2O3/ZrO2复合材料中起稳定ZrO2晶型、改善烧结致密化、提高高温抗折强度和抗热震性的作用.当Y2O3添加量为1%时,试样的烧结性能和高温抗折强度较佳,体积密度、显气孔率和线收缩率分别为3.27 g/cm3、21.95%和7.43%,高温抗折强度达29 MPa;抗热震性则在Y2O3添加量为0.5%时较佳,其残余强度保持率为71%.Y2O3对Al2O3/ZrO2复合材料烧结性能和热机械性能的影响与Y2O3/ZrO2固溶体的形成、Al2O3和ZrO2晶体间的结合程度及试样中微裂纹含量密切相关.