SiO-,2-基多孔陶瓷的制備及其性能表征的研究.pdf

1、多孔陶瓷是以氣孔為主相的一類陶瓷材料.與玻璃纖維、網(wǎng)狀金屬材料相比,多孔陶瓷的性能穩(wěn)定、耐腐蝕性好、選擇滲透性高,使用壽命長(zhǎng),具有十分廣闊的應(yīng)用前景.本文以正硅酸乙酯、鋁粉、硼酸為主要原料,采用溶膠-凝膠和有機(jī)泡沫浸漬的復(fù)合工藝制備SiO<,2>基復(fù)合多孔陶瓷.研究了AlOOH溶膠、SiO<,2>溶膠以及復(fù)合溶膠的制備工藝;采用多次浸漬的方法提高復(fù)合溶膠在有機(jī)泡沫體上的附著量,為了保證燒結(jié)體孔隙結(jié)構(gòu)的均勻性,加快浸漬試樣固化成型,在浸漬

2、過(guò)程中還采用擠壓離心分離除去多余溶膠,微波干燥加速附著溶膠固化;本文利用正交實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)化了原料配比,并在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,研究了AlOOH溶膠、硼酸的引入量和有機(jī)泡沫浸漬復(fù)合溶膠體積的多少對(duì)燒結(jié)體氣孔率、力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響,并進(jìn)一步探索了燒結(jié)試樣各項(xiàng)性能隨燒結(jié)溫度變化的規(guī)律.本文還進(jìn)一步對(duì)有機(jī)泡沫體進(jìn)行直通孔道預(yù)處理,將蜂窩陶瓷和泡沫陶瓷相結(jié)合,對(duì)制備復(fù)合型多孔陶瓷的可行性做了初步探索和分析.同時(shí),通過(guò)TG-DTA研究了試樣在

3、熱處理過(guò)程中的物理化學(xué)變化;通過(guò)XRD、SEM掃描電鏡和Axiophot光學(xué)顯微鏡研究了燒結(jié)體的物相組成及其顯微組織;通過(guò)阿基米德原理、杠桿原理、氮吸附法、定量分析及數(shù)理統(tǒng)計(jì)等手段對(duì)燒結(jié)體的孔隙率、力學(xué)性能、孔徑和晶粒大小及其分布進(jìn)行了表征和探討.研究表明:采用溶膠—凝膠和有機(jī)泡沫浸漬的復(fù)合工藝,能成功制備宏觀氣孔有一定分布,且孔壁上由大量晶粒堆垛而成、微孔分布均勻的SiO<,2>基多孔陶瓷;通過(guò)擠壓離心除去浸漬體中多余復(fù)合溶膠,能提高

4、復(fù)合溶膠在聚氨酯泡沫中的均勻性,有效避免了燒結(jié)試樣開裂的問(wèn)題,微波干燥有利于提高干燥速率,制備密度均勻、規(guī)則的樣品;燒結(jié)體中方石英為主要晶相,Al<,2>O<,3>、B<,2>O<,3>的引入影響著莫來(lái)石相的生成,且有助于降低燒成溫度,提高試樣強(qiáng)度;B<,2>O<,3>的引入較Al<,2>O<,3>對(duì)燒結(jié)體的性能影響大,隨B<,2>O<,3>含量增加,燒結(jié)體中玻璃相明顯增多,顯氣孔率和抗壓強(qiáng)度變化幅度較大,而隨Al<,2>O<,3>含量