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多孔陶瓷是以气孔为主相的一类陶瓷材料。与玻璃纤维、网状金属材料相比,多孔陶瓷的性能稳定、耐腐蚀性好、选择渗透性高,使用寿命长,具有十分广阔的应用前景。 本文以正硅酸乙酯、铝粉、硼酸为主要原料,采用溶胶-凝胶和有机泡沫浸溃的复合工艺制备SiO2基复合多孔陶瓷。研究了AlOOH溶胶、SiO2溶胶以及复合溶胶的制备工艺;采用多次浸渍的方法提高复合溶胶在有机泡沫体上的附着量,为了保证烧结体孔隙结构的均匀性,加快浸渍试样固化成型,在浸渍过程中还采用挤压离心分离除去多余溶胶,微波干燥加速附着溶胶固化;本文利用正交实验方法优化了原料配比,并在优化实验结果的基础上,研究了AlOOH溶胶、硼酸的引入量和有机泡沫浸渍复合溶胶体积的多少对烧结体气孔率、力学性能和显微结构的影响,并进一步探索了烧结试样各项性能随烧结温度变化的规律。本文还进一步对有机泡沫体进行直通孔道预处理,将蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷相结合,对制备复合型多孔陶瓷的可行性做了初步探索和分析。同时,通过TG-DTA研究了试样在热处理过程中的物理化学变化:通过XRD、SEM扫描电镜和Axiophot光学显微镜研究了烧结体的物相组成及其显微组织;通过阿基米德原理、杠杆原理、氮吸附法、定量分析及数理统计等手段对烧结体的孔隙率、力学性能、孔径和晶粒大小及其分布进行了表征和探讨。 研究表明:采用溶胶—凝胶和有机泡沫浸渍的复合工艺,能成功制备宏观气孔有一定分布,且孔壁上由大量晶粒堆垛而成、微孔分布均匀的SiO2基多孔陶瓷;通过挤压离心除去浸渍体中多余复合溶胶,能提高复合溶胶在聚氨酯泡沫中的均匀性,有效避免了烧结试样开裂的问题,微波干燥有利于提高干燥速率,制备密度均匀、规则的样品;烧结体中方石英为主要晶相,Al2O3、B2O3的引入影响着莫来石相的生成,且有助于降低烧成温度,提高试样强度;B2O3的引入较Al2O3对烧结体的性能影响大,随B2O3含量增加,烧结体中玻璃相明显增多,显气孔率和抗压强度变化幅度较大,而随Al2O3含量增加,烧结体的显气孔率和抗压强度均呈缓慢变化趋势;浸渍体积影响着烧结体的性能及孔径分布,浸渍体积多,烧结体的气孔率和孔径减小,抗压强度增大;烧成温度的提高有利于试样充分氧化烧结,在1150~1280℃之间,随烧结温度提高,显气孔率先增大后减小,而抗压强度逐渐增大。