泡沫陶瓷材料 泡沫陶瓷是一种造型上象泡沫状的多孔陶瓷，它是继普通多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷之后，最近发展起来的第三代多孔陶瓷产品。这种高技术陶瓷具有三维连通孔道，同时对其形状、孔尺寸、渗透性、表面积及化学性能均可进行适度调整变化，制品就像是“被钢化了的泡沫塑料”或“被瓷化了的海绵体”。作为一种新型的无机非金属过滤材料，泡沫陶瓷具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性能等优点。与传统的过滤器如陶瓷颗粒烧结体，玻璃纤维布相比，不仅操作简单，节约能源，成本低，而且过滤效果较好。泡沫陶瓷可以广泛地应用于冶金、化工、轻工、食品、环保、节能等领域。目前泡沫陶瓷的主要用途是： 1）熔融金属过滤用泡沫陶瓷； 2）多孔介质燃烧器用泡沫陶瓷； 3）高温烟气处理用泡沫陶瓷； 4）中高温固体氧化物燃料电池电解质系。 制备泡沫陶瓷一般以有机泡沫为骨架，浸浆后干燥，然后高温烧成，在烧成过程中，有机物燃烧挥发，留下网络结构的陶瓷体。这种工艺始于1963年。在70年代初欧美国家就已积极开展该工艺的研究，并研制出可过滤大多数有色金属和合金铸件的多种材质的泡沫陶瓷过滤器。这些国家目前已有先进的成型、烧成设备和完善的生产工艺制度，可以实现大规模连续化生产。大部分的陶瓷材料均可被制造成泡沫陶瓷，但目前成功应用于高温作业的主要是氧化铝、氧化铝-氧化锆和碳化硅。下表给出了各种合金适用的网眼陶瓷过滤器材料。 从表中可知，尽管目前过滤器材料种类不少，但绝大部分是用于有色或高温合金的，而在钢水连铸生产中取得成功的较少，其主要原因是： 1）钢水温度较高，浇注时间较长，对过滤器的冲刷和浸蚀较严重； 2）过滤器的比表面积有限，难以满足钢水连续过滤的要求； 3）陶瓷过滤器制造工艺较复杂，生产成本较高。 由于氧化铝和电熔莫来石过滤器的耐热冲击性和高温强度均不高，不能用于较大的铸件。氧化铝-氧化锆质和高纯部分稳定的氧化锆多孔陶瓷过滤片的耐热冲击性和高温强度比氧化铝和电熔莫来石过滤片高，但仅限于80kg以内的铸件，仍不能满足大规模较大钢铸件的浇铸。而碳化硅陶瓷具有化学性质稳定、耐腐蚀、耐高温、抗热冲击、抗冲刷等优异特性，是一种重要的高温结构材料，更是一种高温陶瓷过滤器的候选材料。碳化硅陶瓷过滤器可以经受100kg以上的金属液冲击，是一种可望在钢连铸上获得广泛应用的过滤器材料。 时至今日，泡沫陶瓷在冶金铸造工业已获得广泛应用，美、日、德等国已实现陶瓷过滤片产品产业化、系列化。德国FOSECO公司的一个泡沫陶瓷工厂就达到了1亿片的生产规模，并已将这种材料成功用于各种有色金属及黑色金属的过滤净化技术。这些国家的使用表明，运用泡沫陶瓷过滤技术可使铸件夹杂物含量大幅降低、合格率大幅度提高（可提高50%），可提高铸件的机械性能、延长金属切削加工刀具寿命。国外统计资料：某厂生产铸钢件在没有使用泡沫陶瓷过滤器时，每500磅铸件的废品与返修费用为96美元，而使用泡沫陶瓷过滤器后，这笔费用降低至57.94美元（其中包括陶瓷过滤器费用成本）；据估计，目前在全世界范围内每片尺寸为50cm3的金属液泡沫陶瓷过滤片每年销售量近10亿片（每片价格为1～10马克）。 在国内，由于受经济技术条件的制约，泡沫陶瓷过滤技术在冶金铸造工业方面的应用才刚刚起步。随着对金属制品纯度、性能等要求的提高，泡沫陶瓷过滤技术及其产品的应用日益重要。例如，国内列车的大幅提速对车辆关键零部件夹杂物含量以及性能提出了越来越高
2017年3月 CIESC Journal ·1224· March 2017第68卷 第3期 化 工 学 报 V ol.68 No.3 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20160994 多孔PZT 压电陶瓷膜的制备及其抗污染性能 毛恒洋，邱鸣慧，范益群 （南京工业大学化工学院，材料化学工程国家重点实验室，国家特种分离膜工程技术研究所，南京 210009） 摘要：以PbZr x Ti 1-x O 3（PZT ）压电陶瓷粉体为原料，通过干压成型的方法制备多孔PZT 陶瓷膜，考察了煅烧温度 对多孔PZT 陶瓷膜的机械强度、孔隙率以及纯水渗透性能的影响。当煅烧温度为950℃时，可制备出纯水渗透率 为850 L ·m ?2·h ?1·MPa ?1，孔径为300 nm ，机械强度为47.8 MPa ，孔隙率为34%的多孔PZT 陶瓷膜。在此基 础上，考察了极化温度与极化电压对多孔PZT 陶瓷膜压电性能的影响，并对极化后的PZT 压电陶瓷膜进行萃取 和表面等离子刻蚀处理。结果表明：极化温度为120℃、极化电压强度为4 kV ·mm ?1，极化后经热乙醇萃取及表 面等离子刻蚀4 min 后，多孔PZT 压电陶瓷膜在外加交流电为20 V 时，产生的共振振幅信号值达34.8 mV 。将制 备的多孔PZT 压电陶瓷膜在粒径为600 nm 的含油乳化液中进行过滤实验，发现陶瓷膜两端未加交流电时，其通 量在2 h 内衰减至4%。而加交流电后，其稳定通量可维持在20%左右，表明制备的多孔PZT 压电陶瓷膜具有良 好的抗污染效果。 关键词：多孔陶瓷膜；压电陶瓷；极化；原位振动 中图分类号：TQ 174 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2017）03—1224—07 Porous PZT ceramic membranes and their anti-fouling performance MAO Hengyang, QIU Minghui, FAN Yiqun (State Key Laboratory of Materials -oriented Chemical Engineering , National Engineering Research Center for Special Membranes , College of Chemical Engineering , Nanjing Tech University , Nanjing 210009, Jiangsu , China ) Abstract: Porous PZT ceramic membranes were fabricated by dry pressing PZT powder. Study of sintering temperature on mechanical strength, porosity and pure water permeability showed that the membrane obtained at 950℃ sintering temperature had pure water permeability of 850 L ·m ?2· h ?1·MPa ?1, average pore size about 300 nm, mechanical strength of 47.8 MPa, and porosity of 34%. Further study of poling temperature and electric voltage on piezoelectric property of porous PZT ceramic membranes, which were extracted and plasma etched after poling, showed that after poling at temperature of 120℃ and electric field of 4 kV ·mm ?1, hot alcohol extraction, and 4 min plasma etching, the porous PZT ceramic membranes could create a resonance signal with an amplitude of 34.8 mV when applied to 20 V of an alternating current (AC). Filtration study of the membrane in wastewater oil emulsion with particles of size about 600nm showed that flux decreased to 4% within 2 h without electric field whereas the flux was stabilized at 20% with AC, which indicated the porous PZT membrane had an excellent anti-fouling performance. Key words: porous ceramic membrane; PZT ceramic; poling; in-situ vibration 2016-07-13收到初稿，2016-11-28收到修改稿。 联系人：邱鸣慧。第一作者：毛恒洋（1991—），男，硕士研究生。 基金项目：国家自然科学基金项目（21506093，91534108）；江苏省 自然科学基金项目（BK20150947）；国家高科技研究发展计划项目 （2012AA03A606）。 Received date: 2016-07-13. Corresponding author: QIU Minghui, qiumh_1201@https://www.doczj.com/doc/eb9578551.html, Foundation item: supported by the National Natural Science of China (21506093, 91534108), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20150947) and the National High Technology Research and Development Program of China (2012AA03A606).
泡沫陶瓷制备的影响因素及环保功能 摘要：本文介绍了泡沫陶瓷的概念、制备方法、优点、性能，结合最常用的有机泡沫浸渍法制备泡沫陶瓷，研究一些主要工艺因素对泡沫陶瓷制备的影响，重点讲述了泡沫陶瓷在废水处理、废气处理，吸声降噪领域的环保功能，指出了当前陶瓷材料的研究热点和今后要解决的问题。 关键词：泡沫陶瓷；有机泡沫浸渍法；工艺因素；环保功能 Factors Affecting the Preparation of Ceramic Foam and Eco-friendly Abstract: This article presents the concept, process, strongpoint, performance of ceramic foam. Combined with the most common organic foam impregnated ceramic foam, it studies some of the major process factors impacting on the preparation of ceramic foam. It mainly describes the application of ceramic foam in wastewater treatment, exhaust gas treatment and sound absorption and noise reduction. The article also predicts the current research focus of ceramic materials and problems which should be solved in the future. Key words: ceramic foam; organic precursor impregnation method; process factors; eco-friendly 我国政府高度重视可持续发展，将可持续发展确定为国家的重大发展战略。因此，在二十一世纪着眼于解决能源与环境问题的高新技术将得到广泛关注，并将对自然和社会的良性发展起到重要作用。如何开发新能源和新材料、减少已有能源与材料的消耗是其中一个重要方面，已成为科技工作者共同努力的新课题。泡沫陶瓷材料的开发就是在这种大背景下提出的。 1 泡沫陶瓷基本性质 泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代，是一种具有高温特性的多孔材料。其孔径从纳米级到微米级不等，具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体，气孔率在20％～95％之间，其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体，使用温度为常温至1600℃。自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷，用于铝合金铸造过滤之后，英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究，生产工艺日益先进，技术装备越来越向机械化、自动化发展，根据应用的目的不同，已研制出多种材质，适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器(见图1)，如A12O3、ZrO2、SiC、氮化硅、硼化物等高温泡沫陶瓷，有的还加入了一定的矿物，如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等，产品已系列化、标准化，形成了一个新兴产业[1～3]。 拓宽和开发泡沫陶瓷在国内各行业中的应用，无疑是十分必要的。为了获得一定形状和结构的泡沫陶瓷材料，制备工艺过程起到了决定作用。目前，主要的几种泡沫陶瓷制备工艺包括发泡工艺、挤出成型工艺、溶胶—凝胶工艺以及有机泡沫浸渍工艺等。我国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作，并取得较大进展，部分产品已经标准化、系列化。但是我国的泡沫陶瓷从整体技术水平上与国外相比还有一定的差距。诸如泡沫陶瓷材料的强度和刚
浅析泡沫分离技术的应用及其发展趋势 摘要：泡沫分离技术作为一种新兴的分离与净化技术，广泛应用于工业领域中。本文依据近年来有关泡沫分离的报道，综述了泡沫分离技术的研究进展，介绍了分离过程中操作参数，溶液体系性质，分离设备等因素对分离效果的影响，并介绍了泡沫分离在固体粒子、溶液中的离子分子、废水处理以及生物产品的分离过程中的应用，指出了泡沫分离技术目前存在的问题及发展方向。 关键词：泡沫分离技术；原理；设备；影响因素；应用 Abstract: The foam fractionation and purification technique, which are widely used in industry. Based on recent reports of foam separation, the purpose of this paper was to review the foam fractionation, introduced the effects of the operating parameters, the nature of solution system and the equipment, and also introduced the application of foam separation. To discuss the current problem and development trend of foam fractionation. Key words: foam fractionation; theory; equipment; the factors of effect; applications 第一章引言 泡沫分离技术是近几十年发展比较快的新兴分离技术，广泛应用于工业领域中。泡沫分离是膜分离技术的一种，它是以泡沫作为分离介质，以组分之间的表面活性差异作为分离依据，利用在溶液中的鼓泡来达到浓集物质目的的一种新型分离技术【1】。作为分离对象的某溶质，可以是表面活性物质和洗涤剂，也可以是不具有表面活性的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或螯合的能力，当在塔式设备内部鼓泡时，该溶质可被选择性的吸附在自下而上的气泡表面，并在溶液主体上方形成泡沫层，将排出的泡沫消泡，可获得泡沫液（溶质的富集回收），在连续操作时，液体从塔底排出，可以直接排放，也可以作为精制后的产品液【2、3】。 泡沫分离技术的研究开发工作已开展了近一个世纪，为统一泡沫分离的概念，1967年Karger、Grieves等人共同推荐并向IUPAC提出一项建议，把泡沫分离技术方法按照图1分类【4、5】
一简介 发泡陶瓷保温板是以陶土尾矿，陶瓷碎片，河道淤泥，掺假料等作为主要原料，采用先进的生产工艺和发泡技术经高温焙烧而成的高气孔率的闭孔陶瓷材料。产品适用于建筑外墙保温，防火隔离带，建筑自保温冷热桥处理等。产品具有防火阻燃，变形系数小，抗老化，性能稳定，生态环保性好，与墙基层和抹面层相容性好，安全稳固性好，可与建筑物同寿命。更重要的是材料防火等级为A1级，克服有机材料怕明火，易老化的致命弱点，填补了建筑无机保温材料的国内空白。 二性能介绍 1、热传导率低导热系数为0.08~0.10W/(MK)，与保温砂浆相当；隔热性能好，可充当外墙外保温系统的隔热保温材料。 2、不燃、防火经1200℃以上的高温煅烧而成，燃烧性能为A1级，具电厂耐火砖式的防火性能，是用于有防火要求的外保温系统及防火隔离带的理想材料。 3、耐老化陶瓷类的无机保温材料，耐久性好，不老化，完全与建筑物同寿命，是常规的有机保温材料所无可比拟的。 4、相容性好与水泥砂浆、混凝土等相容性好，粘接可靠，膨胀系数相近，与高温烧制的传统陶瓷建材一样，热胀冷缩下不开裂、不变形、不收缩，双面粉刷无机界面剂后与水泥砂浆拉伸粘接强度即可达到0.2MPa以上。 5、吸水率低吸水率极低，与水泥砂浆、饰面砖等能很好的粘接，外贴饰面砖安全可靠，不受建筑物高度等限制。 6、耐候在阳光暴晒、冷热剧变、风雨交加等恶劣气候条件下不变形、不老化、不开裂，性能稳定。 一、防火隔离带
居住建筑防火隔离带设置应符合《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》（公通字[2009]46号）规定： ①外饰面层(面砖或涂料), ②抹面砂浆层（增强网）, ③发泡陶瓷保温板， ④粘贴砂浆，⑤基层墙体，⑦发泡陶瓷保温板或其他保温材料 图1 发泡陶瓷保温板防火隔离带基本构造 二、外墙保温系统 发泡陶瓷保温板外墙外保温系统,保温板宜与基层墙体现浇成一体,也可粘贴上墙,基本构造见图
分离工程期末论文 泡沫分离法分离蛋白质Foam separation separation protein 学院：化学工程学院 专业班级：化学工程与工艺化工081 学生姓名：喻唯学号： 050811103 指导教师：戴卫东（副教授） 2011年6月
期末论文中文摘要 泡沫分离法分离蛋白质 摘要：泡沫分离蛋白质是利用蛋白质的表面活性对其进行分离的一种方法,分离过程中的条件温和,对蛋白质的活性影响较小,是一种成本较小、有着很好应用前景的分离方法.实验中,以两种蛋白质BSA和HSA作为分离模拟体系的目标蛋白质,利用自制的泡沫分离塔,作了一系列的泡沫分离实验,考察了各种操作参数对分离结果(回收率和增浓比)的影响.实验发现,液柱高度、泡沫层高度、鼓入气体的流速、进料流量和pH值、料液浓度以及温度等对分离的效果有着不同程度的影响:较低的进气速度、较高的泡沫高度与液柱高度、适宜的温度(BSA在25℃,HSA在35℃)、适当的pH值(蛋白质的等电点附近)以及较低的母液浓度有利于得到较高的富集比.在最佳条件下富集比最高可达28.6,回收率可达93.1％.在模型的建立过程中,假设吸附过程始终处于平衡态、气泡大小均一以及每一个气泡均为正十二面体,建立了分离的数学模型,得到可以求解的微分方程组. 关键词：蛋白质泡沫分离数学模型回收率富集比泡沫分离法 期末论文外文摘要 Foam separation separation protein Abstract:Foam separation protein is the surface activity by protein on the separation of a kind of method, the separation process of mild conditions, the less influence the actiity of the protein, is a kind of cost, lesser, has the very good application prospect of separation method. Experiments with two proteins, BSA and HSA as the target protein separation simulation system, a self-made foam separation tower, made a series of foam, examined the separation experiments of operation parameters on the separation results (recovery and increase the influence of strong than). Experiments have found that fluid column height, foam height, drums into gas velocity, feeding flow and pH value, material liquid concentration and temperature on the separation effect of different effect: lower inlet velocity, higher foam height and fluid column height, appropriate temperature (25 ℃, BSA HSA in 35 ℃), appropriate in the pH value (protein isoelectric point) and low near the mother liquor to get a higher concentration of enrichment ratio. At the best possible conditions than the maximum concentration, recovery can reach dropped to 93.1% 28.6. In model of the process, the hypothetical adsorption process always in equilibrium, bubble size uniformity and each bubble are are twelve surface body, the mathematical model was established, get separation of differential equations can be solved.
【摘 要】：泡沫陶瓷的性能直接影响泡沫陶瓷的使用，本文对国内外改进泡沫陶瓷性能的几种方法作了总结。重点阐述了如何增加有机泡沫陶瓷料浆涂覆量，以及增加挂浆量对泡沫陶瓷性能的影响；另外，也从其它他方面阐述了提高泡沫陶瓷性能的途径，如引入第二相、改进烧结工艺等。 【关键词：泡沫陶瓷，渗硅，二次挂浆，增韧，烧结 引 言 泡沫陶瓷是一种继普通多孔陶瓷和蜂窝多孔陶瓷之后发展起来的第三代多孔陶瓷制品[1,2]。有机泡沫浸渍法被认为是制备泡沫陶瓷最理想的方法，自从1963年获得专利之后有了很大发展[3]，它是把有机泡沫浸入到事先配置好的料浆中，挤出多余料浆，然后烧除有机物并烧结成陶瓷体即得多孔泡沫陶瓷。泡沫陶瓷的制备，应该是在有机泡沫不堵孔的前提下，有机泡沫骨架上粘结的料浆越多越好，这样就能提高所制备的泡沫陶瓷的强度；在料浆中引入第二相则可以提高泡沫陶瓷的韧性，也可以通过改进烧结工艺以提高陶瓷的性能。 对于泡沫陶瓷来说，增加挂浆量和渗硅以及改进烧结工艺都会提高它们的强度。提高挂浆量目前用的比较多的是在陶瓷料浆中加入一些添加剂如粘结剂、流变剂、分散剂和浆料表面活性剂等来增加有机泡沫对料浆的粘附；也可以通过一定的表面活化剂来活化有机泡沫表面[4]（国内比较少），降低其表面能，从而增加有机泡沫粘附的料浆量；也可以通过在泡沫陶瓷中渗入其它的物质以填补有机泡沫孔筋经过高温烧结而挥发后留下的孔洞。本文将介绍国内外几种改进泡沫陶瓷性能的工艺方法。 1 二次挂浆离心甩浆工艺 陶瓷材料的离心注浆成形工艺首先由美国加州大学Santa Barbara分校的F. F. Lange教授提出，瑞士苏黎世高等工业学院、美国普度大学以及日本名古屋工业技术试验所和名古屋工学院等单位相继开展了研究[5]，我国研究的相对较少。二次离心挂浆就是在一次挂浆的基础上，再次进行挂浆，通过离心机的离心作用把多余的料浆甩出去，以防止堵孔，再进行烧结。从而增加挂浆量，以此来提高泡沫陶瓷的性能。 二次挂浆离心甩浆工艺中的挂浆工艺主要有两种，一种是浸浆离心甩浆法，另一种是喷浆离心甩浆法。 1.1浸浆离心甩浆法 浸浆离心甩浆法是先经过一次挂浆，经过晾干、烘干、和烧结之后，然后再把制备出来的泡沫陶瓷浸入料浆里面，瑞士和斯洛伐克的科学家通过减小第二次料浆的浓度来降低堵孔的机率[6]；上海硅酸盐研究所则通过增加第二次料浆的粘度来增加挂浆量[7]，进行第二次挂浆，把挂浆之后的泡沫陶瓷放入离心机样品篮中，在离心力作用下把多余的料浆甩出来，然后经过晾干、烘干和烧结，制成泡沫陶瓷。也有人是在第一次挂浆之后只将其在室温下晾干后就进行二次挂浆和离心。可以根据挂浆情况的不同而进行多次挂浆和离心甩浆。浸浆法工艺流程如图1所示。 由于有机泡沫的孔筋是三角形的[7]，另外在挤压过程中由于表面张力的变化等等，这些都会导致挂浆不均匀。浆料涂覆的不连续会导致有机泡沫挥发后孔壁表面留下大裂纹。材料在受力时会出现应力集中，导致灾难性的破坏[8]。根据文献[7]中的实验结果表明，经过二次离心挂浆后的有机泡沫孔筋上面的挂浆不但比传统的一次挂浆均匀，而且经过这样挂浆后基本上没有出现堵孔；而孔筋上的涂覆量随着陶瓷料浆粘度的增加而有明显的增加，并且通过二次离心挂浆制得的泡沫陶瓷比辊压法制得的泡沫陶瓷的强度提高了一倍左右。 1.2喷浆离心甩浆法 喷浆离心甩浆法流程大致和浸浆法相同。其过程也是一次挂浆后经过晾干、烘干之后（有的经过烧结），使用喷枪把调的比较稀的陶瓷料浆喷射到经过一次挂浆的泡沫陶瓷上面，再经过离心机的离心作用甩出多余的料浆，接着经过晾干、烘干，最后通过烧结制备成泡沫陶瓷。 从上面可以看出，无论是浸浆法还是喷浆法的二次挂浆，都是通过离心机的离心作用把多余的浆料甩出去，这是因为经过一次挂浆之后的坯体不再具有原来有机泡沫的弹性，不可能再经过手挤压和辊压除去多余料浆；另外，离心机除去多余的料浆后，制品上面所涂覆的料浆很均匀，并且堵孔率也极大的减小。 通过二次挂浆制得的泡沫陶瓷抗压强度有所提高 高强度泡沫陶瓷制备工艺 翟钢军1， 任凤章1， 马战红1，李锋军2 (1河南科技大学材料科学与工程学院， 洛阳 471003； 2中国一拖集团有限公司， 洛阳 471004) 收稿日期:2008-3-10 项目来源: 河南科技大学重大科技前期预研专项 (2004ZD004); 河南省科技攻关项目(0424290064); 清华大学 博士后流动站中国一拖集团博士后工作站项目(2004-01) 作者简介: 翟钢军(1982-)，男，硕士研究生。主要从 事泡沫陶瓷过滤器制备方面的研究。 E-mail:zhgj010@https://www.doczj.com/doc/eb9578551.html, 文章编号：1001-9642（2008）06-0048-04
泡沫陶瓷材料概况 隋鹤 （青岛农业大学资源与环境学院 266109） 【摘要】：泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代,是一种具有高温特性的 多孔材料。其孔径从纳米级到微米级不等,气孔率在20%～95%之间,使用温度为 常温～1600℃。泡沫陶瓷一般可以分为两类,即开孔(网状)陶瓷材料以及闭 孔陶瓷材料,这取决于各个孔穴是否具有固体壁面。如果形成泡沫体的固体 仅仅包含于孔棱中,则称之为开孔陶瓷材料,其孔隙是相互连通的;如果存 在固体壁面,则泡沫体称为闭孔陶瓷材料,其中的孔穴由连续的陶瓷基体相 互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在开孔孔隙又存在少量闭孔孔隙。一般来 说孔隙的直径小于2nm的为微孔材料;孔隙在2～50nm之间的为介孔材料; 孔隙在50nm以上的为宏孔材料。 引言 自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷,用于铝合金铸造过滤之后,英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究,生产工艺日益先进,技术装备越来越向机械化、自动化发展,已研制出多种材质,适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器,如A12O3、ZrO2、SiC、氮化硅、硼化物等高温泡沫陶瓷,有的还加入了一定的矿物,如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等,产品已系列化、标准化,形成了一个新兴产业, 其分类如表所示。我国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作。 近20年来,先后有十几家科研机构和厂家报道了泡沫陶瓷制品的研究。但是我国的泡沫陶瓷从整体技术水平上与国外相比还有一定的差距。泡沫陶瓷是具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体,其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海泡沫陶瓷的分类材料类型骨料耐蚀性温度(℃) 高硅质硅酸盐材料瓷渣耐水性,耐酸性 700 铝硅酸盐材料粘土熟料耐 弱碱,耐酸性 1 000 刚玉金刚砂材料电熔刚玉耐水性,耐酸性 1 600 硅藻土质粘土耐水性,耐酸性低温绵体。由于它具有气孔率高、比表面积大、抗热震、耐高温、耐化学腐蚀及良好的机械强度和过滤吸附性能,可广泛应用于热交换材料,布气材料,汽车尾气装置,净化冶金工业过滤熔融态金属,热能回收,轻工喷涂行业,工业污水处理,隔热隔音材料,用作化学催化剂载体,电解隔膜及分离分散元件等。 近年来,多孔陶瓷的应用领域又扩展到航空领域、电子领域、医用材料领域及生物化学领域等。多孔陶瓷的广泛应用已引起了全球材料界的高度重视,因此,制备高强度、孔径均匀、性能稳定、高度有序的泡沫陶瓷体,拓宽和开发泡沫陶瓷在国内各行业中的应用,无疑是十分必要的。
新型碳化硅陶瓷基复合材料 材料资讯新型碳化硅陶瓷基复合材料陶瓷材料的耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，使其具有接替金属作为新一代高温结构材料的潜力。但是，陶瓷材料的脆性大和可靠性差等致命弱点又阻碍其实用化。在发展的多种增韧途径中，连续纤维增韧陶瓷基复合材料（CFRCMC，简称CMC）最引人注目，它可以具有类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感、没有灾难性损毁。 70代初期法国Bordeaux大学Naslain教授发明了化学气相渗透（Chemical Vapor Infiltration,CVI）制造连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料（简称CMC－SiC)的新方法并获得专利，现已发展成为工程化技术，尔后美国购买了此项法国专利。 CMC－SiC具有高比强、高比模、耐高温、抗烧蚀、抗氧化和低密度等特点，其密度为2～2.5g/cm3，仅是高温合金和铌合金的1/3～1/4，钨合金的1/9～1/10。CMC－SiC主要包括碳纤维增韧碳化硅（C/SiC）和碳化硅纤维增韧碳化硅（SiC/SiC）两种，由于碳纤维价格便宜且容易获得，因而C/SiC成为SiC陶瓷基复合材料研究、考核与应用的首选。 CMC－SiC的应用可覆盖瞬时寿命（数十秒～数百秒）、有限寿命（数十分钟～数十小时）和长寿命（数百小时～上千小时）3类服役环境的需求。用于瞬时寿命的固体火箭发动机，C/SiC的使用温度可达2800～3000℃；用于有限寿命的液体火箭发动机，C/SiC的使用温度可达2000～2200℃；用于长寿命航空发动机，C/SiC的使用温度为1650℃，SiC/SiC 为1450℃，提高SiC纤维的使用温度是保证SiC/SiC用于1650℃的关键。 由于C/SiC抗氧化性能较SiC/SiC差，国内外普遍认为，航空发动机热端部件最终获得应用的应该是SiC/SiC。因此CMC－SiC被认为是继碳－碳复合材料（C/C）之后发展的又一新型战略性材料，可大幅度提高现有武器装备和发展未来先进武器装备性能，发达国家都在竞相发展。此外，CMC－SiC在核能、高速刹车、燃气轮机热端部件、高温气体过滤和热交换器等方面还有广泛应用潜力。 1. 碳化硅陶瓷基复合材料的应用与发展现状 高性能动力是发展先进航空和航天器的基础。提高航空发动机的推重比和火箭发动机的冲质比是改善先进航空和航天器性能的必经之路。这些都要求不断降低发动机的结构重量和提高发动机构件的耐温能力。因此，发展耐高温、低密度的新型超高温复合材料来接替高温合金和难熔金属材料，成为发展高性能发动机的关键和基础。 国际普遍认为，CMC-SiC是发动机高温结构材料的技术制高点之一，可反映一个国家先进航空航天器和先进武器装备的设计和制造能力。由于其技术难度大、耗资大，目前只有法国、美国等少数国家掌握了连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的产业化技术。 1.1 高推重比航空发动机领域（略） 1.2先进火箭发动机领域（略） 2. 我国CVI－CMC－SiC 制造技术的研究进展 CMC－SiC的制造方法有反应烧结（RB），热压烧结（HP），前驱体浸渍热解（PIP），反应性熔体渗透（RMI）以及CVI，CVI－PIP，CVI－RMI和 PIP－HP等。CVI是目前唯一已商业化的制造方法，其适应性强，原理上适用于所有无机非金属材料，可制造多维编织体复合材料的界面层、基体和表面涂层。CVI必须使气相反应物渗透到纤维预制体的每一根单丝纤维上，而单丝的最小间距仅为1μm左右，因此CVI过程的控制比CVD困难得多。 与其他成型方法相比，CVI法制造CMC具有制备温度低（≈1 000℃）；气相渗透能力强，便于制造大型、薄壁、复杂的近终形构件，能对基体、界面和表面层进行微观尺度的化学成分与结构设计。 CVI法的主要缺点是工艺控制难度大，法国从发明CVI法制造CMC－SiC到形成规
泡沫陶瓷的制备 1、文献综述 1.1泡沫陶瓷的研究现状 中国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作，近20年来，先后有十几家科研机构和厂家报道了泡沫陶瓷制品的研究，并取得了一定的成绩。 1985年，哈尔滨工业大学成功研制出用于铸铁、不锈钢过滤的泡沫陶瓷过滤器，填补了我过的空白。山东工业陶瓷研究设计院是国内研究、开发泡沫陶瓷较早的单位，目前开发的产品品种、质量以及生产能力居国内前列，并制定了《泡沫陶瓷过滤板》建材行业标准。 泡沫陶瓷是一种孔隙率高达70～90%，具有三维立体网络骨架结构和贯通气孔新型非金属多孔材料。碳化硅陶瓷具有优良的综合性能和广泛的应用前景，是制备泡沫陶瓷的首选材料之一。碳化硅材料是共价键极强的化合物，具有良好的高温性能、蠕变性能、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗热震性，与氧化物陶瓷相比，它有好的热导率和抗热震性。采用碳化硅制备泡沫陶瓷，可使SiC泡沫陶瓷具有优良的耐高温、耐磨损和抗腐蚀等性能，可应用于航空、电子、医用材料及生物化学等领域。 目前我国用于有色金属熔体即铝铜合金熔体过滤的泡沫陶瓷过滤板，其产品质量可与国外媲美，但是目前还未形成生产规模，尚处于开发阶段。为了得到性能优异的泡沫陶瓷，制备工艺在不断的改进，最为可行的是有机泡沫浸渍法。上海硅酸盐研究所用有机泡沫浸渍法来制备SiC泡沫陶瓷，收到了良好的效果。 到了20世纪70年代，一些发达国家在此种材料上的开发和使用上得到了长足的发展。1963年发明了制造高气孔率多孔陶瓷的有机浸渍法，使多孔陶瓷的制备又迈上了一个新的起点。从此，欧美国家就积极开展该工艺的研究，并研制出可过滤大多数有色金属和合金铸件的多种材质的泡沫陶瓷过滤器，这些国家已有先进的成型、烧成设备和完善的生产工艺制度，可实现大规模连续化生产。 2、实验 2.1实验原料与设备 2.1.1化学仪器 烧杯、玻璃棒、量筒、电子天平、干燥箱、高温电炉、研钵、水浴坩埚 2.1.2试验药品及材料 前驱体(如聚氨基甲酸乙酯)、工业氧化铝、高岭土、滑石粉、氢氧化钠以及制备浆料所需材料等。 2.2实验过程 本实验采用有机前驱体浸渍法，有机前驱体浸渍法是指将处理好的有机前驱体(通常采用聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料)浸入预先准备好的陶瓷浆料中，使浆料充分浸润有机前驱体，然后采用揉搓、滚压等方法将多余浆料排除，并反复多次，以使浆料均匀附着在前驱体网状结构的网丝上，经过干燥然后烧成。
21世纪的新材料一一泡沫金属与泡沫陶瓷 发布时间：2010-7-13 信息来源：新材料产业 进入二十一世纪，可持续发展已成为全人类共同关注的话题，我国政府高度重视可持续发展， 将可持续发展确定为国家的重大发展战略。如何开发新能源和新材料、减少已有能源与材料的消 耗，是其中一个重要方面，已成为科技工作者共同努力的新课题，泡沫材料的开发就是在这种大 背景下提岀的。泡沫材料按材料性质分为泡沫金属材料和泡沫陶瓷材料，按使用状态又可分为泡 沫结构材料和泡沫功能材料。 一、轻质泡沫金属材料 泡沫金属材料是八十年代后期国际上迅速发展起来的一种物理功能与结构一体化的新型工程材料。多孔结构和金属特征使其得以具备其他实芯材料未有的功能，如防震、吸声、隔声、阻燃、屏蔽、耐候、耐湿、质轻、可渗透性等，在航空航天、交通运输、建筑、能源等高技术领域具有广阔的应用前景。 泡沫金属材料的制备方法大致可分为以下几种： (1)粉末冶金法，又可分为松散烧结和反应烧结两种； (2)渗流法； (3)喷射沉积法； (4)熔体发泡法。 在上述众多的制备方法中，除特殊要求外，作为工业大生产最有前途的是熔体发泡法，它的工艺简单，成本低廉。熔体发泡法技术难点在于选择合适的金属发泡剂，一般要求发泡剂在金属 熔点附近能迅速起泡。 世界泡沫金属材料技术开发具有两大热点，即泡沫镍和泡沫铝的开发。泡沫镍的制备技术目 前已很成熟，国内外均有不少厂家进行大批量连续化生产，如国内的长沙力元等，主要作为电池 的极板材料应用于镍氢电池领域。但随着世界锂离子电池的迅速发展，镍氢电池在世界可充电二 次电池市场的需求已日趋饱和，因此泡沫镍的市场需求增长幅度逐年减缓。泡沫铝制备技术则在 航空航天、交通运输等行业的发展以及这些产业对综合性能优异的材料的巨大需求下得以迅速地发展，主要有合金气体发泡、合金发泡剂混合搅拌、金属及发泡剂混熔固结、熔融金属高压渗透等。泡沫铝是一种高孔隙率、宏孔多孔材料。它不仅具有优良的机械阻尼、消声降噪和电磁屏蔽等性能，而且具有轻便、坚固、耐热、美观等特点，在一些发达国家已经商品化，广泛地应用在噪声防护、电磁屏蔽、建筑装饰、吸能缓冲、医用植体、分离工程、生物工程以及国防高科技等领域。自“ 9.11 ”事件以来，世界各国对这种具有轻质、防火、吸震等性能、适用于高层建筑及交通运输工具的结构材料给予了高度重视， 从而引发了该材料的研发热潮。最近国内某研究机构 采用碳化硅超细粉增强泡沫铝复合材料的制备技术取得了重大突破，预计该材料将成为世界摩天 大楼设计师们首选的主要建筑材料之一，市场前景极为广阔。 贵州新材料矿业发展有限公司自93年以来一直致力于泡沫结构材料及其超细粉体原料的开 发和产业化工作。鉴于铝泡沫材料作为新型结构材料在建筑、能量吸收及转换等方面的优异性能，
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究 A Study of the Ceram ic M atrix Com po sites R einfo rced by Carbon F ibers 杨雪戴永耀赵广文金东明 (北京航空材料研究院 Yang Xue D ai Yongyao Zhao Guangw J in Dongm ing (In stitu te of A eronau , B eijing [摘要 ]使用 CVD , 全渗入到基体里面。这是由于“瓶颈” 效应所致 , , 进而封闭了通向大气孔的入口。为此 , ( 通过控制反应气体通道位置和试样的加热位置 , , 使用 PCCVD 技术制造的 C Si C 复合材料 , 。 []O ne of the p rob lem s w ith the u se of CVD techn iques to den sify the ceram ic m a 2 trix reinfo rced by fibers is the difficu lty in ach ieving com p lete infiltrati on 1T h is is due to “ bo ttle 2 neck ” effects in w h ich the CVD m atrix clo ses off s m all po res , w h ich in tu rn b lock s access to larg 2 er po res 1To th is end a new m ethod , po siti on con tro l CVD (PCCVD , to overcom e the difficu lty above m en ti oned is p resen ted 1B y m ean s of con tro lling the reach ing po siti on of react gases and the heating po siti on in m atrix , the clo se po res in the m atrix den sified by PCCVD techn ique have no t com e in to being from start to fin ish 1T here are on ly a few , if any , po res in m atrix and the den sity of C Si C com po sites m anufactu red by PCCVD techn ique can ach ieve 96%of theo retical den sity 1 Keywords carbon fibers reinfo rced ceram ic m atrix com po sites 1引言 发展更高效率热机的关键在于提高工作温度 , 而提高工作温度之关键又取决于更高工作温度材料的研制。镍、钴基高温合金已发展到接近其使用温度的极限 , 因此要进一步提高发动机的效率 , 就必须研制和发展陶瓷基复合材料。连续纤维增强陶瓷基复合材料 (CFCC 是最有希望满足发动机高温部件要求的
课程设计（学年论文） 说明书 课题名称：堇青石泡沫陶瓷的制备及其表征专业班级： 学生学号： 学生姓名： 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间：至
1.文献综述 1.1 泡沫陶瓷的研究现状 泡沫陶瓷材料的发展始于2O世纪7O年代，是一种具有可耐高温的多孔材料。其孔径从纳米级到微米 级不等，具有三维空间网架结构，气孔率在20％～95％之间，其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化 了的海绵体。根据材质不同，泡沫陶瓷的使用温度为常温～1600℃。它分布均匀且存在相互贯通的 微孔, 因而具有密度小、气孔率较高、比表面积大、低热传导率、耐高温、耐腐蚀等优点。此外, 泡沫陶瓷制造工艺简单, 通过选择不同的材质和控制加工工艺的过程, 可以制成适合于不同用途的泡 沫陶瓷产品。近年来, 泡沫陶瓷被广泛应用于隔热隔音材料、工业污水处理、汽车尾气处理、电工 电子领域、医用材料领域以及生物化学领域.自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆研制的泡沫陶瓷，用于铝合金铸造过滤之后，英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究，生产工艺日 益先进，技术装备越来越向机械化、自动化发展，根据应用的目的不同，已研制出多种材质、适合 于不同用途的泡沫陶瓷过滤器，如Al O 、ZrO 、SiC、Si N 、硼化物等高温泡沫陶瓷，有的还加入了一定的矿物，如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等。目前泡沫陶瓷产品已实现系列化、标准化，形成了陶瓷材料的一个重要分支. 但由于我国的泡沫陶瓷起步较晚, 与国外技术发展相比尚有一定 差距。有不少问题需要进一步解决, 如研究陶瓷的材质, 更好的提高泡沫陶瓷的性能。使之既符合 耐急冷急热的性能要求, 而又具有较高的使用温度, 使它不但能用于低温熔化的铝合金过滤, 也可 以用于钢铁等高温熔融金属的过滤; 提高泡沫陶瓷的强度, 防止产生陶瓷粒掉渣现象发生; 改进制 造工艺, 使泡沫陶瓷的制备完成大型化、一体化, 最大幅度的降低成本增强市场竞争力。 泡沫陶瓷材料的制备方法很多, 目前应用比较普遍的有: 发泡法、溶胶) 凝胶法、添加造孔剂法、 有机前驱体浸渍法、注模法、自蔓延高温合成法等。每种工艺方法都有其各自的特点, 在实际生产中, 往往同时采用多种工艺方法, 以提高产品的性能。 1 发泡法 发泡法的主要原理是在陶瓷粉料中加人适当的发泡剂, 通过化学反应产生挥发性气体从而产生泡沫, 然后再经干燥和烧成制得。 2 溶胶- 凝胶法 溶胶- 凝胶法利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理、热处理等过程中留下小气孔, 形成 可控孔隙结构。 3 添加造孔剂法 通过在陶瓷配料中添加造孔剂, 利用造孔剂在坯体中占据一定的空间, 然后经过烧结, 造孔剂离开 基体而形成气孔来制备泡沫陶瓷。造孔剂颗粒的形状和大小决定了泡沫陶瓷材料气孔的形状和大小。 4 有机前驱体浸渍法 该方法基本思路是: 首先将有机泡沫浸渍到陶瓷料浆中, 然后经过干燥、烧成使有机泡沫脱离母体 就可以获得泡沫陶瓷。通过控制浆料性能, 优化无机粘结剂体系, 严格控制浆料浸渍工艺过程, 可 以制备高性能的泡沫陶瓷制品。 5 注模法 注模法是将有机单体溶液与陶瓷粉体、引发剂和催化剂球磨混合成均匀浆料, 然后浸渍聚合物泡沫 使之在泡沫网络骨架表面形成涂层, 最后有机单体在引发剂和催化剂作用下产生原位聚合反应, 使 浆料凝固。 6 高温自蔓延( SHS) 合成法 高温自蔓延合成方法是一种高放热无机化学反应, 其基本反应过程是: 向体系提供必要能量, 诱发 体系局部产生化学反应, 这一化学反应过程在自身放出的高热量的支持下继续进行, 最后将燃烧波 蔓延到整个体系。 7 微波加热工艺 微波加热工艺是指依靠物体吸收微波转换成热能, 同时自身整体加热至一定温度蒸发水分并制成泡 沫陶瓷, 可以适当添加纤维来改善泡沫陶瓷的强度。