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以a-Al2O3微粉料为主原料,采用粘土、羧甲基纤维素(CMC)等有机-无机复合增塑剂,加入桐油等作为润滑剂,采用挤出成型法制备刚玉质高温型蜂窝陶瓷蓄热体。用塑性测试仪测定了增塑剂等对泥料可塑性指标的影响;解决了瘠性料难以挤塑成型的技术难题。在制备过程中,引入MgO等矿化剂来降低氧化铝的烧结温度,促进氧化铝陶瓷的烧结,调整材料的矿物组成,控制材料的显微结构,优化材料的热学性能和力学性能等,使其能够应用于高温蓄热燃烧领域。实验发现,泥料的含水量应该保持在10%~20%的范围内,复合增塑剂含量保持在3~7%为宜。MgO等矿化剂的引入能够有效的促进Al2O3陶瓷的烧结,使其能够在1450℃保温1小时的条件下发生烧结。 通过XRD、SEM(带能谱分析)等测试手段测试样品的矿物组成和显微结构;结果表明,引入MgO等矿化剂后,材料在烧结过程中主要形成第二相和一定量的低共溶相填充在Al2O3晶粒之间,籍此可以有效控制材料的显微结构。用示差法、阿基米德法、三点弯曲法等方法测试出材料的热膨胀系数、密度、吸水率、气孔率、强度等。材料的热膨胀系数可降低到62.5×10-7·C-1以下,孔壁密度大于2.40 g/cm3,吸水率保持在9~16%,显气孔率小于38%,抗折强度则大于40MPa,用TC700OH激光热常数测试仪测定了材料的导热系数和比热,导热系数为1.015×101W/(m·K)(18℃)和5.802×100 W/(m·K)(1300℃),比热为8.836×10-1 J/(g·K)(18℃)和1.960×100 J/(g·K)(1300℃),用三角耐火锥测温法测定了材料的耐火度,其值大于1790℃,采用模拟实际工况的方法对材料的抗热震性进行了测试,在1100℃~10℃的冷水交替循环下抗热冲击次数大于40次。 实验发现,当外加剂含量较少时,样品的烧结程度低,强度不理想,抗热震性能不好。外加剂含量过多则生成过多的液相,使样品的气孔率大大减小,减少了材料在热冲击过程中的结构调整空间,从而降低了材料的抗热震性能。SiC的引入,不但能够与Al2O3发生反应生成液相组分和第二相,并且能够诱导Al2O3晶粒长成片状,大大增强晶粒间的结合强度,剩余的SiC还可以起到颗粒弥散增强的作用,从而有效的提高了Al2O3陶瓷材料的强度。引入SiC的样品在烧结过程中,首先在样品的表面产生SiC与O2及Al2O3的反应,形成一层致密的保护层,阻碍O2进入材料内部,在材料的内部留下较大的气孔率,可以降低其热膨胀系数,并使材料在受热过程中有一定的空间进行结构调整,能够显著的提高Al2O3陶瓷材料的抗热冲击次数。 实验结果表明,本文开发的蜂窝陶瓷蓄热体具有良好的蓄热性、传热性、抗热震性和耐高温性,并具有较高的强度和密度,是一种非常理想的高温型蓄热体。