稀土氧化物改性高貫通性多孔陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、論文對稀土氧化物改性高貫通性復(fù)合定向多孔陶瓷的制備及其性能進(jìn)行了研究，采用定向冷凍干燥法，以亞微米Al2O3粉末為主要材料，稀土氧化物為改性劑，陶瓷水體劑為分散劑和粘結(jié)劑，采用玻璃粉、水洗高嶺土為液相燒結(jié)助劑和固相燒結(jié)助劑，制備了納/微米Al2O3復(fù)合定向多孔陶瓷和氧化鋁/高嶺土復(fù)合定向多孔陶瓷，研究了不同工藝因素對兩種復(fù)合定向多孔陶瓷性能的影響，主要內(nèi)容如下：
　?。?）研究了冷凍溫度、冷凍導(dǎo)熱介質(zhì)、燒成溫度、球磨方式等工藝參數(shù)

2、對納/微米氧化鋁復(fù)合定向多孔陶瓷孔隙大小、貫通性及抗壓強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明：采用石蠟為導(dǎo)熱介質(zhì)的復(fù)合定向多孔陶瓷的貫通性要高于鐵和銅導(dǎo)熱介質(zhì)；復(fù)合定向多孔陶瓷的孔徑和片層間壁厚均隨冷凍溫度下降而逐漸減小；采用高能機(jī)械球磨法制備的定向多孔陶瓷強(qiáng)度和體積密度均高于未經(jīng)高能球磨法所制備的定向多孔陶瓷。
　　（2）研究了納米和微米氧化鋁混合比例、稀土La2O3添加量、燒結(jié)溫度和混合稀土氧化物的添加量對納/微米Al2O3復(fù)合定向多孔陶瓷

3、性能的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)微米Al2O3：納米Al2O3=2:1時(shí)，多孔陶瓷樣品能同時(shí)具有較小收縮率、較高顯氣孔率和抗壓強(qiáng)度，并對其作用機(jī)理進(jìn)行了分析；La2O3添加量為2.5％，燒結(jié)溫度為800℃時(shí)，保溫60min，可制得顯氣孔率為78.9%和抗壓強(qiáng)度為12.3MPa的納/微米氧化鋁復(fù)合定向多孔陶瓷；當(dāng)燒結(jié)溫度為750℃時(shí)，復(fù)合定向多孔陶瓷燒結(jié)致密性最好，抗壓強(qiáng)度最高；當(dāng)添加混合稀土比例為2.5%La2O3+2.0%CeO2時(shí)，樣品的抗壓強(qiáng)度

4、可達(dá)到13.9MPa，比單獨(dú)添加2.5%La2O3提高了13.1%，同時(shí)體積密度提高了8.3%。
　　（3）采用了水洗高嶺土為固相燒結(jié)助劑、La2O3為改性劑，經(jīng)過高溫固相燒結(jié)，制備了耐高溫的氧化鋁/高嶺土復(fù)合定向多孔陶瓷。研究了La2O3添加量、燒成溫度等因素對氧化鋁/高嶺土復(fù)合定向多孔陶瓷的影響。結(jié)果表明：當(dāng)La2O3添加量為2.0%、在1350℃燒結(jié)時(shí)，制備的多孔材料樣品顯氣孔率為82.3%，樣品的抗壓強(qiáng)度達(dá)到10.5MPa

5、；當(dāng)La2O3添加量達(dá)到3.0%，在1600℃燒結(jié)時(shí)，多孔陶瓷的抗壓強(qiáng)度達(dá)到15.2MPa，較不摻加La2O3時(shí)提高了53%。其中水洗高嶺土和Al2O3在高溫時(shí)發(fā)生固相反應(yīng)，生成了Al6Si2O13、Al2SiO5相，La2O3的添加有助于改善多孔陶瓷燒結(jié)后的顯微結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了復(fù)合定向多孔陶瓷片層間壁面的致密化。
　?。?）測試了定向冷凍干燥法制備的復(fù)合定向多孔陶瓷的過濾性能參數(shù)，研究了復(fù)合定向多孔陶瓷厚度與透氣量、過濾速率與壓強(qiáng)之