冷凍注模法制備Al2O3-ZrO2多孔陶瓷及其結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、能源和環(huán)境問(wèn)題在當(dāng)今世界十分突出，多孔陶瓷材料作為一種新型的綠色環(huán)保材料，越來(lái)越受到研究者們的關(guān)注，近年來(lái)迅速成為研究熱點(diǎn)之一，被廣泛應(yīng)用于過(guò)濾、分離、分散、隔熱、吸聲、隔音，吸附及催化等領(lǐng)域。
　　本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，以莰烯作為溶劑，采用冷凍注模法制備出不同固相含量，高孔隙率的形狀規(guī)則的圓柱狀A(yù)l2O3-ZrO2多孔陶瓷制品。本研究采用DTA-TGA綜合熱分析手段確定了坯體的燒結(jié)參數(shù)，利用直接測(cè)量法得到了坯體及多孔陶瓷制品

2、的密度、氣孔率、直接收縮等參數(shù)并研究了各個(gè)參數(shù)與最終的結(jié)構(gòu)和性能之間的相互關(guān)系，采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了多孔陶瓷制品的壓縮強(qiáng)度，采用壓汞法分析了不同固相含量的多孔陶瓷制品的孔徑大小、分布及其比表面積，采用掃描電鏡觀察多孔陶瓷體內(nèi)部孔隙的微觀形貌。此外，本研究還根據(jù)熔鹽自發(fā)浸滲機(jī)理，在1000℃下成功地制備出了NaCl/Al2O3-ZrO2無(wú)機(jī)鹽/多孔陶瓷預(yù)制體復(fù)合蓄熱材料，研究了不同浸滲條件對(duì)材料參數(shù)的影響，并在掃描電鏡下觀察NaCl浸

3、滲氣孔后的微觀形貌。
　　研究結(jié)果表明，在漿料中加入3wt％的Texaphor963能有效地提高坯體的強(qiáng)度，過(guò)量則不利于漿料的固化且降低了坯體的強(qiáng)度。坯體中莰烯的揮發(fā)量與時(shí)間成指數(shù)遞增關(guān)系。坯體的DTA-TGA曲線表明，莰烯的熱分解溫度為299℃，Texaphor963的熱分解溫度為370℃。當(dāng)固相含量從10vol%增加到20vol%時(shí)，密度從0.6g/cm3升高到1.6g/cm3，孔隙率從87%降低到67%，直徑收縮從3.8mm

4、降低到0.45mm，壓縮強(qiáng)度從0.83MPa升高到22MPa。其中，孔隙率和密度均與壓縮強(qiáng)度呈指數(shù)變化規(guī)律。壓汞法的測(cè)試結(jié)果表明，多孔陶瓷制品內(nèi)部存在兩種類型的氣孔，分別對(duì)應(yīng)著莰烯的一次、二次臂和顆粒堆積形成的氣孔。SEM圖譜不但證實(shí)了壓汞法的測(cè)試結(jié)果，還顯示多孔陶瓷體內(nèi)部的孔隙呈現(xiàn)梯度變化的規(guī)律。所有的氣孔沿著冷凍梯度的方向定向排列，更低的冷凍溫度有利于形成孔徑更小的氣孔。
　　NaCl浸滲Al2O3-ZrO2多孔陶瓷體的實(shí)驗(yàn)證