冷凍干燥法制備Al2O3多孔陶瓷工藝及成孔機(jī)理研究.pdf

1、多孔陶瓷（Porous ceramic）是一種新型的綠色陶瓷材料，具有超輕、高比強(qiáng)度、高比剛度、高能量吸收、發(fā)達(dá)的比表面積以及獨(dú)有的物理特性，還兼具減震、隔熱、散熱、吸聲、電磁屏蔽、滲透性等功能。冷凍干燥法作為環(huán)保型綠色工藝，逐漸成為一種制備多孔陶瓷的新方法。在采用冷凍干燥法制備多孔陶瓷材料的過(guò)程中，多孔陶瓷的孔隙結(jié)構(gòu)主要由冰晶形貌決定，而孔隙結(jié)構(gòu)又直接影響多孔陶瓷的性能，因此對(duì)冰晶形貌和冷凍工藝的控制研究具有重要意義。本文對(duì)固相含量、

2、冷凍溫度、燒結(jié)溫度、添加劑等因素對(duì)氧化鋁多孔陶瓷顯微結(jié)構(gòu)、氣孔率和抗壓強(qiáng)度的影響進(jìn)行了詳細(xì)研究，并探討了成孔機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)冷凍干燥工藝過(guò)程的控制，制備出了具有高氣孔率、高強(qiáng)度、呈層片狀和蜂窩狀復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的氧化鋁多孔陶瓷材料。漿料中的固相含量對(duì)多孔陶瓷的氣孔率及抗壓強(qiáng)度有著較大影響，當(dāng)固相含量由11vol%增加到43vol%，氣孔率從72%下降到19%，抗壓強(qiáng)度由12MPa增加到33MPa。當(dāng)固相含量不變時(shí)，隨著

3、燒結(jié)溫度的升高，氣孔率及孔徑在減小，而抗壓強(qiáng)度在增加。以水玻璃為粘結(jié)劑，可以顯著提高多孔陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度，但會(huì)對(duì)氣孔率有一定的影響，少量添加水玻璃可以提高抗壓強(qiáng)度，當(dāng)水玻璃加入量超過(guò)30wt%后，氣孔率和抗壓強(qiáng)度開(kāi)始減小。
　　在水基陶瓷漿料中添加一定比例的抗凍劑甘油，配制出不同濃度的水-甘油基陶瓷漿料后進(jìn)行燒結(jié)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，宏觀(guān)裂紋明顯減少，抗壓強(qiáng)度增加。使用水玻璃作為粘結(jié)劑，在燒結(jié)后的樣品中含有鈉離子，對(duì)高溫性能有一定影響。以