Al2O3-ZrO2多孔陶瓷的冷冻干燥法制备、结构及性能研究

来源 :陕西理工学院 陕西理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lichangsong3
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多孔陶瓷由于其丰富的孔结构、较高的比表面积以及独特的物理表面特性,对液体和气体介质的选择透过性好,耐高温,耐腐蚀等,被广泛应用于催化剂载体、净化分离、吸声减震等方面。当前,资源短缺,环境污染日益严重,学者们也在积极的寻找一种绿色环保的多孔陶瓷的制备方法。  本文采用冷冻干燥法成功制备出了具有不同结构的Al2O3-ZrO2多孔陶瓷,研究了水玻璃添加量、浆料浓度、Al2O3/ZrO2比以及工艺过程中的球磨时间、冷冻温度、烧结温度、保温时间等因素对多孔陶瓷气孔率、抗压强度以及微观结构的影响。实验结果表明:  在多孔陶瓷的制备过程中,向陶瓷浆料中加入水玻璃粘结剂,能够有效的改善坯体的强度。研究表明当水玻璃含量为总固相含量20%左右时,效果最好,AZ2配方经1400℃烧结后的气孔率为65%,抗压强度为34.8MPa。在其它工艺条件不变时,随着烧结温度的增大,制品的气孔率逐渐降低,AZ3配方经1400℃烧结后的抗压强度最大,为38.2MPa;随烧结温度的进一步升高,制品的抗压强度又降低。AZ4配方经1200℃烧结后,样品的气孔率最高为75%。过长的保温时间会使得抗压强度增大、气孔率减小。球磨时间为12h时,所制得的多孔陶瓷的性能最佳,抗压强度为30.2MPa,气孔率为63.1%,过长的球磨时间对制品性能的影响不大。浆料浓度对于多孔陶瓷的性能也有显著影响,浆料浓度越高,多孔陶瓷的抗压强度越高,气孔率越低。通过对比Al2O3、Al2O3-ZrO2、ZrO2三种多孔陶瓷,研究发现随着ZrO2含量的增加,气孔率降低,抗压强度升高,但是纯ZrO2陶瓷的气孔率和抗压强度远小于其他几种配方。  多孔陶瓷制品的微观形貌主要以片层状结构为主,连接大孔之间的孔壁上分布很多小孔。多孔陶瓷在纵向上的微观结构基本可以划分为三个区域:致密区、蜂窝状孔隙区和片层状结构。通过调节各种工艺参数,我们可以有效的控制孔的结构。
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