堇青石蜂窝陶瓷的发展现状及应用[权威资料]
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蜂窝陶瓷蜂窝陶瓷是一种多孔性的工业用陶瓷,其内部是许多贯通的蜂窝形状的平行通道,这些蜂窝体单元由格子状的簿的间壁分割而成。
其材质目前主要有堇青石2MgO.2AL2O3.5SiO2),钛酸铝(AL2TiO5),莫来石(3AL2O3.2SiO2),刚玉(AL2O3)及复合型等,与一般陶瓷相比,具有低热膨胀性、耐热冲击、比表面积大、耐腐蚀等特性。
孔密度最高可达800孔/平方英寸。
汽车行业使用堇青石蜂窝陶瓷作载体,由于其比表面积大,可以负载足够的贵金属等催化活性组分,从而组成汽油、柴油汽车、载重运输车的尾气净化装置,使通过的汽车废气一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC),氮氧化合物(NOX)得以净化后排出。
火力发电厂燃煤锅炉的烟气去除NOX净化系统,国外的大量垃圾焚烧有害气体净化系统、化学工业和采矿业的有毒气体净化处理也普遍使用蜂窝陶瓷作为载体。
冶金行业蓄热式燃烧器目前正大力推广使用蜂窝陶瓷作为蓄热体,利用其表面积大、热阻小、导热性能好、耐热冲击,实现真正意义上的频繁快速蓄热换热、降低污染气体排放的目的。
另外,在特种钢材金属液的过滤等方面也有很大的使用价值。
化学工业和石油工业传质和分离工程领域使用蜂窝陶瓷规整填料,比目前该行业普遍使用的波纹填料在改善流体均匀分布,提高分离效率及解决放大效应,降低填料层阻力及持液量以提高生产效率等方面更为有效。
燃气灶具等采用较簿的蜂窝陶瓷片覆盖火口上方,能使热量均衡分布,提高节能效果。
高铝陶瓷过滤片高铝质蜂窝陶瓷载体即高铝陶瓷过滤片是为适应欧、美、英等发达国家石油化工脱硫催化剂用的需求而开发的。
使用这种新型载体浸渍催化剂后,可以提高脱硫效率,促使气硫分布均匀而降低气阻等效果。
使用高温煅烧成的大颗粒坚硬团聚状氧化铝作为载体的主体原料,载体中氧化铝含量达90%以上,并使用螺旋式搅拌磨和闭环粉磨工艺加工,使a-Al2O3颗粒呈球状,且粒度分布集中,很好地满足了高气孔率和优势孔径孔隙分布集中的要求,提出了微孔陶瓷载体显微结构目标模型,解决了无机材料高气孔率和高机械强度不可兼得的难题。
堇青石蜂窝陶瓷的研究一、堇青石蜂窝陶瓷的研究现状堇青石是一种具有优良机械性能和热稳定性的矿物,其蜂窝陶瓷在高温下具有优异的抗氧化性和抗蠕变性。
目前,堇青石蜂窝陶瓷的制备方法主要包括:溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、先驱体转化法等。
然而,这些方法在制备过程中存在一些问题,如制备成本高、周期长、难度大等,限制了堇青石蜂窝陶瓷的广泛应用。
此外,堇青石蜂窝陶瓷的性能研究主要集中在力学性能、热学性能、抗腐蚀性能等方面。
其应用研究涉及到汽车尾气处理、航空航天、高温过滤等领域。
然而,目前堇青石蜂窝陶瓷在应用过程中仍存在一些问题,如脆性大、抗热震性差等,需要进一步解决。
二、堇青石蜂窝陶瓷的研究方法本研究采用实验设计和数据收集相结合的方法,分别从微观结构和宏观性能两个方面对堇青石蜂窝陶瓷进行了分析。
首先,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对试样进行物相分析和形貌观察,了解堇青石蜂窝陶瓷的微观结构。
其次,采用万能试验机和热重分析仪对试样的力学性能和热稳定性进行测试,以评估堇青石蜂窝陶瓷的宏观性能。
三、堇青石蜂窝陶瓷的研究结果通过实验数据和图表分析,本研究发现堇青石蜂窝陶瓷具有以下特点:1、微观结构方面,堇青石蜂窝陶瓷具有相互连通的孔隙结构,孔径大小在微米级别,分布较为均匀。
这种结构有利于提高材料的透气性、降低热导率、增强抗高温蠕变性等方面的性能。
2、宏观性能方面,堇青石蜂窝陶瓷具有高强度、高韧性、耐高温、耐腐蚀等优异性能。
其力学性能和热稳定性主要受制备工艺、添加物、热处理温度等因素的影响。
四、讨论本研究通过对堇青石蜂窝陶瓷的制备方法、性能和应用方面的研究现状进行综述,发现当前研究主要集中在材料制备和性能研究方面,而在应用研究方面还有很大的发展空间。
具体来说,以下几个方面值得深入探讨:1、制备方法:如何降低堇青石蜂窝陶瓷的制备成本、缩短制备周期、提高制备效率是今后研究的重要方向。
此外,对于不同用途的堇青石蜂窝陶瓷,如何调整制备工艺以获得最佳性能也是一个值得研究的问题。
蜂窝陶瓷行业分析报告蜂窝陶瓷行业分析报告一、定义及分类特点蜂窝陶瓷是由黏土、石英、矾土等材料经混合、搅拌、成型、烧制而成的一种多孔陶瓷材料。
根据用途不同分为工业用蜂窝陶瓷和空气过滤器蜂窝陶瓷两种类型。
工业用蜂窝陶瓷主要用于工业催化剂载体、烟气脱硝、冶金、化工等领域;空气过滤器蜂窝陶瓷主要用于航空、电子、半导体、生物医药等领域。
二、产业链及发展历程蜂窝陶瓷的产业链包括原材料供应商、蜂窝陶瓷生产企业、产品加工和制造企业、最终用户等环节。
这些环节之间相互协作,共同推动着蜂窝陶瓷的产业链发展。
蜂窝陶瓷行业的发展历程可以分为三个阶段:初期阶段以应用为主,烧结技术和制造工艺相对落后;中期阶段以工艺技术为主,不断推进制造工艺的升级改进;当前阶段以市场为主,随着各领域需求不断增加,行业竞争加剧。
三、行业政策文件及其主要内容国家对蜂窝陶瓷行业进行了一系列政策支持。
其中一些主要文件有:《陶瓷及其制品行业节能减排技术政策指导性文件》、《烟气脱硝技术政策指导文件》、《印染行业脱色脱臭技术管理暂行办法》等。
这些文件的主要内容包括鼓励推广应用节能减排技术,鼓励企业进行技术升级,降低蜂窝陶瓷生产过程中所产生的污染,增强企业的环保意识和社会责任感。
四、经济环境蜂窝陶瓷行业作为新兴产业之一,发展前景广阔,尤其以空气过滤器蜂窝陶瓷市场需求量大,市场潜力巨大。
根据行业调查发现,随着各领域需求不断增加,行业规模不断扩大,市场份额也逐年增加。
但随着市场竞争日益激烈,成本控制和创新能力成为企业发展的重要因素。
五、社会环境蜂窝陶瓷行业的社会环境和行业发展环境具有密切联系。
一方面,在我国环保法律制度逐年完善的情况下,蜂窝陶瓷行业要想进行有效的发展,就需要不断提高环保意识,减少污染排放。
另一方面,随着科技的不断发展,新技术、新设备的引入,助力行业快速发展。
六、技术环境蜂窝陶瓷作为一种新型材料,具有一些优良的性能和特点,如高度的孔隙率、大表面积、良好的化学稳定性、热稳定性和耐腐蚀性等。
堇青石多孔陶瓷的研究进展作者:孙海军,李月丽,刘建来源:《佛山陶瓷》2021年第10期摘要:本文介绍了多孔陶瓷的制备工艺及发展历程,阐述了多孔陶瓷的材料组成和微观结构,分析了不同原料造孔剂、碱金属氧化物等对多孔陶瓷性能的影响规律,并对堇青石多孔陶瓷的未来发展做了展望。
关键词:堇青石;多孔陶瓷;多孔材料1 前言多孔陶瓷的材质主要有堇青石、莫来石、钛酸铝、碳化硅、氧化锆、氮化硅以及堇青石-莫来石、堇青石-钛酸铝等复合基质。
堇青石多孔陶瓷,是一种新型陶瓷材料[1],具有气孔率高、热膨胀系数小、耐高温、热稳定性好等优点[2,3,4,5],近些年在国内已经广泛在生活生产中应用,自1978年美国研制成功以来[6],它已应用于化工、电力、冶金、石油、电子、催化剂载体、生物工程材料等行业[7,8,9]。
用于汽车尾气过滤载体的材质多为堇青石蜂窝陶瓷,国内对堇青石蜂窝陶瓷的载体制备从20世纪80年代就开始了,但技术还不太成熟,目前生产出的产品的应用还处于汽车配件的低端市场,并不能进入世界前列。
目前,我国正处在工业高速发展时期,长期资源掠夺式开发造成了巨大浪费,随着节能减排、绿色环保理念在国人心中地位不断提高,蜂窝陶瓷等新型材料的研究、开发和应用必将受到进一步的重视[10]。
本文基于国内外研究现状着重介绍了多孔陶瓷的制备工艺和方法,分析了不同原料造孔剂、碱金属氧化物等对多孔陶瓷性能的影响。
2 堇青石多孔陶瓷的制备原理和方法2.1堇青石多孔陶瓷的制备原理堇青石多孔陶瓷是一种通过控制气孔大小及分布而得到的多孔性结构材料,气孔率是影响其性能的重要因素之一。
因此在添加造孔剂增大气孔率工艺中进行造孔剂的种类和用量的选择,在颗粒堆积工艺中添加剂的含量和种类以及烧成温度的控制,在有机泡沫浸渍工艺中有机泡沫的尺寸和浆料厚度的选择等等都是提升堇青石陶瓷多孔性的有效途径,也是制备堇青石多孔陶瓷的基本办法。
宋士华,陈晓峰在文献中列出了一些多孔陶瓷的传统制备工艺和新的制备工艺[11],李月丽,刘建,胡华等研究了成孔剂以及碱金属氧化物对堇青石蜂窝陶瓷孔结构和性能的影响[12]。
蜂窝陶瓷的生产开发与应用方案一、实施背景随着环保意识的增强和产业升级的压力,传统陶瓷产业面临着重大的挑战。
为了提高产业竞争力,满足市场需求,我们提出了蜂窝陶瓷的生产开发与应用方案。
蜂窝陶瓷作为一种高效、环保的材料,具有广阔的应用前景,特别是在净化空气、提高能源利用效率等方面具有显著优势。
二、工作原理蜂窝陶瓷是一种由陶瓷材料制成的多孔轻质材料,其结构类似于蜂窝,故得名。
其主要工作原理是利用陶瓷材料的物理和化学特性,吸附、过滤、催化、光催化等作用,对空气、气体进行净化处理。
三、实施计划步骤1.调研市场:了解市场需求,特别是对蜂窝陶瓷产品的需求,以及同类产品的市场状况。
2.研发设计:根据市场需求,设计出符合要求的蜂窝陶瓷产品。
3.生产制造:依据设计图和工艺要求,进行蜂窝陶瓷的生产制造。
4.性能测试:对生产出的蜂窝陶瓷产品进行性能测试,确保其达到预期效果。
5.推广应用:将产品推向市场,并进行推广和宣传。
四、适用范围蜂窝陶瓷主要应用于以下领域:1.环保领域:用于空气净化、汽车尾气处理、工业废气处理等。
2.能源领域:用于高效能源利用、余热回收、燃料电池等领域。
3.电子领域:用于芯片散热、电子元件的防护等。
4.建筑领域:用于建筑节能、保温隔热等。
五、创新要点1.材料创新:采用新型陶瓷材料,提高产品的性能和稳定性。
2.结构设计创新:优化产品设计,提高产品的吸附、过滤等性能。
3.生产工艺创新:采用先进的生产工艺,提高生产效率和质量。
4.应用领域创新:拓展蜂窝陶瓷的应用领域,如电子、建筑等领域。
六、预期效果与达到收益1.提高产品质量和性能,满足市场需求。
2.实现产业升级和转型,提高企业竞争力。
3.拓展应用领域,增加市场份额。
4.为企业带来显著的经济效益和社会效益。
七、优缺点分析1.优点:蜂窝陶瓷具有高强度、轻质、环保等优点,可广泛应用于各个领域。
同时,其生产工艺相对简单,成本较低,易于大规模生产。
2.缺点:蜂窝陶瓷的生产工艺要求较高,部分材料制备困难,导致市场价格较高。
蜂窝陶瓷研究报告一、蜂窝陶瓷简介蜂窝陶瓷是一种多孔性的工业用陶瓷,其内部是许多贯通的蜂窝形状的平行通道,这些蜂窝体单元由格子体的薄的间壁分割而成。
其材质目前主要由堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2),钛酸铝(Al2TiO5),莫来石(3Al2O3.2SiO2),刚玉(Al2O3)及复合型等,与一般陶瓷相比,具有低热膨胀性、耐热冲击、比表面积大、耐腐蚀等特性。
二、研究背景保护环境是中国的一项基本国策,随着中国工业化、城镇化进程的深入,中国环境污染问题日益突出。
汽车尾气中的主要污染物为氮氧化物(NO x),碳氢化合物(HC),一氧化碳(CO),二氧化硫(SO2)及微粒物质(铅化物、碳烟等)。
催化分解氮氧化物是治理NO x污染物的最有效的措施,其关键技术是寻找活性高、稳定性好、耐毒能力强的催化剂。
蜂窝陶瓷作为催化剂的良好载体,可用于汽车尾气净化器。
蜂窝陶瓷具有高的比表面积和良好的物理化学稳定性,另外还具有低密度、高渗透率、良好的能量吸收性能以及耐高温、耐腐蚀、化学稳定性和尺寸稳定性高、易于再生等优点。
三、国内外研究进展1975年美国康宁公司已能用挤出法批量生产薄壁堇青石质蜂窝陶瓷,用其制成的蜂窝陶瓷净化器应用到各种车型上。
以后随着净化空气的需求,蜂窝陶瓷载体迅速发展,产品很快从200孔/in2扩到300孔/in2,到1996年,HONDA公司就已经生产出的600孔/in2产品。
日本碍子株式会社(NGK公司)开发出(孔/in2/mil)400/6,400/4,600/3,900/2,300/8的蜂窝陶瓷载体。
美国和日本已研制出了600孔/in2、900孔/in2高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。
从生产技术和设备来看,国外生产厂家已普遍采用了塑性挤出成型、连续化微波干燥、自动切割、自动检测等工艺设备,而且实现了堇青石与载体烧成一次完成的烧成工艺。
国内从1984年开始用挤出法生产薄壁蜂窝陶瓷,已能自主生产400孔/in2,壁厚0.25mm的蜂窝陶瓷载体,热膨胀系数(25~1000℃)为2.0×10-6/℃左右,抗热震性能一般为500~550℃左右。
蜂窝陶瓷市场分析报告1.引言1.1 概述概述蜂窝陶瓷是一种具有特殊结构的陶瓷材料,其独特的多孔结构使其具有较大的比表面积和良好的热稳定性,因此在汽车尾气净化、工业废气处理、催化剂载体等领域有广泛的应用。
随着环保意识的增强和排放标准的提高,蜂窝陶瓷市场需求不断增长,市场潜力巨大。
本报告旨在对蜂窝陶瓷市场进行全面分析,为相关行业从业者和投资者提供决策依据。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构、目的和总结,用来介绍整篇文章的内容和框架,以及阐明分析的目的和意义。
正文部分包括蜂窝陶瓷的定义及特点、蜂窝陶瓷的应用领域分析和蜂窝陶瓷市场现状分析,按照逻辑顺序逐一展开对蜂窝陶瓷市场的分析和解读。
结论部分包括市场发展趋势预测、市场竞争分析和建议与展望,用来总结分析结果,并对市场未来的发展趋势和竞争态势进行分析,提出相关建议和展望。
1.3 目的目的部分的内容如下:本报告旨在对蜂窝陶瓷市场进行深入分析,通过对蜂窝陶瓷的定义、特点以及应用领域进行分析,探讨现阶段蜂窝陶瓷市场的现状,并对未来市场发展趋势进行预测。
同时,通过市场竞争分析和行业发展趋势,提出相关建议,以期为相关行业的发展提供参考和指导。
通过本报告的撰写和阅读,希望能够全面了解蜂窝陶瓷市场的现状和未来发展方向,为行业相关企业的战略决策提供支持。
1.4 总结总结部分是对整篇文章进行概括和总结,重点强调蜂窝陶瓷市场的发展前景和潜在机会。
在总结部分,可能包括以下内容:1. 总结蜂窝陶瓷在不同领域的应用和市场需求情况,强调其在汽车、环保、建筑等领域的广泛应用。
2. 综合分析蜂窝陶瓷市场现状和发展趋势,指出市场规模、竞争格局和创新技术的重要性。
3. 强调市场竞争激烈,但也存在着机遇和发展空间,鼓励企业在技术创新和市场拓展方面进行投资和努力。
4. 建议市场参与者应积极关注市场动态,加强市场营销和品牌建设,不断提升产品质量和创新能力,抓住市场机遇,迎接挑战。
堇青石蜂窝陶瓷的发展现状及应用[权威资料] 堇青石蜂窝陶瓷的发展现状及应用本文档格式为WORD,感谢你的阅读。
摘要:本文简要介绍了堇青石蜂窝陶瓷在国内外的发展现状、堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺、影响堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数的因素,以及堇青石蜂窝陶瓷的应用方向。
随着堇青石蜂窝陶瓷性能的提高,其应用也越来越广泛。
关键词:堇青石;蜂窝陶瓷;热膨胀系数;发展现状;应用1 前言蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料[1],越来越受人们的重视,其应用范围不断扩大,应用水平也不断提高。
因为蜂窝陶瓷具有比表面积大、隔热性较好、重量较轻、热膨胀系数低、耐高温、耐酸碱等特点,而被广泛应用于汽车尾气处理、烟道气的净化、蓄热体、红外辐射燃烧板、粉末冶金的承烧板、化学反应的载体和催化剂、窑炉的隔热材料等领域[2-5]。
近年来,随着制备工艺的不断发展,其应用范围不断扩大。
蜂窝陶瓷可由多种材质制成,主要材质有堇青石、莫来石、碳化硅、氧化锆、氮化硅及堇青石-莫来石等复合基质。
几种材质的蜂窝陶瓷的性能如表1所示。
2 堇青石蜂窝陶瓷的发展2.1 国外堇青石蜂窝陶瓷的进展1972年美国尾气净化条例的实施,推动了汽车尾气净化器的发展,美国Corning公司率先通过挤压成型技术制备了具有高性能、可满足美国尾气净化条例要求的堇青石蜂窝陶瓷,其制成的蜂窝陶瓷净化器应用到了各种车型上。
随着对洁净空气的需求越来越高,以及蜂窝陶瓷载体迅速发展,产品很快从200孔/平方英寸扩到300孔/平方英寸。
在1979年,美国Corning公司推出了400孔/平方英寸,壁厚为0.165mm的蜂窝陶瓷(后成为堇青石蜂窝陶瓷的工业标准);到1996年,日本HONDA公司就已经生产出了600孔/平方英寸的产品[6-7]。
目前,美国Corning公司以及日本NGK公司已经能生产900孔/平方英寸,壁厚为0.0508mm的蜂窝陶瓷,处于世界领先水平。
他们采用的是一次烧成工艺,而国内大部分研究机构和生产厂家仍然采用20世纪80年代的二次烧成工艺。
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摘要:本文简要介绍了堇青石蜂窝陶瓷在国内外的发展现状、堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺、影响堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数的因素,以及堇青石蜂窝陶瓷的应用方向。
随着堇青石蜂窝陶瓷性能的提高,其应用也越来越广泛。
关键词:堇青石;蜂窝陶瓷;热膨胀系数;发展现状;应用1 前言蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料[1],越来越受人们的重视,其应用范围不断扩大,应用水平也不断提高。
因为蜂窝陶瓷具有比表面积大、隔热性较好、重量较轻、热膨胀系数低、耐高温、耐酸碱等特点,而被广泛应用于汽车尾气处理、烟道气的净化、蓄热体、红外辐射燃烧板、粉末冶金的承烧板、化学反应的载体和催化剂、窑炉的隔热材料等领域[2-5]。
近年来,随着制备工艺的不断发展,其应用范围不断扩大。
蜂窝陶瓷可由多种材质制成,主要材质有堇青石、莫来石、碳化硅、氧化锆、氮化硅及堇青石-莫来石等复合基质。
几种材质的蜂窝陶瓷的性能如表1所示。
2 堇青石蜂窝陶瓷的发展2.1 国外堇青石蜂窝陶瓷的进展1972年美国尾气净化条例的实施,推动了汽车尾气净化器的发展,美国Corning公司率先通过挤压成型技术制备了具有高性能、可满足美国尾气净化条例要求的堇青石蜂窝陶瓷,其制成的蜂窝陶瓷净化器应用到了各种车型上。
随着对洁净空气的需求越来越高,以及蜂窝陶瓷载体迅速发展,产品很快从200孔/平方英寸扩到300孔/平方英寸。
在1979年,美国Corning公司推出了400孔/平方英寸,壁厚为0.165mm的蜂窝陶瓷(后成为堇青石蜂窝陶瓷的工业标准);到1996年,日本HONDA公司就已经生产出了600孔/平方英寸的产品[6-7]。
目前,美国Corning公司以及日本NGK公司已经能生产900孔/平方英寸,壁厚为0.0508mm的蜂窝陶瓷,处于世界领先水平。
他们采用的是一次烧成工艺,而国内大部分研究机构和生产厂家仍然采用20世纪80年代的二次烧成工艺。
2.2 国内堇青石蜂窝陶瓷的进展在20世纪80年代,国内的许多科研单位就已经开始研制低热膨胀系数的高性能堇青石蜂窝陶瓷。
从1984年开始用挤出法生产薄壁蜂窝陶瓷,但规模很小。
尽管这些研究取得了一定的进展,但并没有完全消除与国外先进产品的性能差距。
进入20世纪90年代后,国家逐步提高了汽车尾气的排放标准。
这就使汽车尾气催化净化器及其载体市场潜力进一步凸显出来。
目前,国内生产堇青石蜂窝陶瓷的主要厂家有:江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司、萍乡市高科陶瓷有限责任公司、山西科德技术陶瓷有限公司、宜兴市光天耐火科技有限公司、宜兴市前锦特陶科技有限公司、萍乡市鑫陶化工填料有限公司等等,他们主要生产400,600孔/平方英寸的薄壁蜂窝陶瓷。
国内开展蜂窝陶瓷研制的单位有上海硅酸盐研究所、山东工业陶瓷研究设计院、中科院环境化学研究所、咸阳陶瓷研究设计院等,这些主要是堇青石质蜂窝陶瓷的研究。
3 堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺一般堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺流程如图1所示。
堇青石蜂窝陶瓷的合成方法主要有固相合成法、溶胶―凝胶合成法两种[8]。
(1)固相合成法固相合成法具有生产工艺简单、生产效率高等优点,是最常用的合成方法。
又可分为干法和湿法,湿法工艺优于干法工艺。
干法是指采用干法混料经半干压压制成坯,然后再干燥、烧成。
湿法是指各原料入球磨机加水湿磨,泥浆经压滤机脱水制成泥饼,然后真空混练,再挤出成坯,最后干燥、烧成。
(2)溶胶―凝胶法(液相法)溶胶―凝胶法属于湿法化学反应方法,是以液体化学试剂(或将粉状试剂溶于溶剂)或溶胶为原料,反应物在液相下均匀混合并进行反应,最后获得所需要的产品。
4 影响堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数的因素Lachman I.M.等人撰文指出根据MgO-Al2O3-SiO2三元相图[9],堇青石的理论组成点存在一个低膨胀区,在原料和工艺相同的条件下,富含Al2O3和MgO的堇青石质蜂窝陶瓷热膨胀系数较理论组成低。
堇青石的生成可以是天然的,也可以是人工合成的,尤其在人工合成时,不同的化学条件,往往会引起堇青石化学成份在一定范围内发生变化,这些微小的变化会对堇青石蜂窝陶瓷的性能有显著的改变。
目前,我国在人工合成堇青石方面作了很多的研究,并试用了绿泥石、滑石、高岭土、高铝矾土、粘土等天然原料[10]。
发现要得到低热膨胀系数的堇青石蜂窝陶瓷,可以从以下几方面进行研究。
4.1 控制碱金属的含量有研究发现,随着碱金属含量的增加,堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数呈指数形式上升。
其原因可能是碱金属离子能够进入到α-堇青石六元环中的通道,与六元环顶点上Al/Si四面体的配位氧原子键合。
随着温度升高,因碱金属离子与氧原子之间键强较小,热振动剧烈,且同一通道内的碱金属离子之间相互排斥,从而导致热膨胀系数变大。
因此,可通过控制原料中碱金属的含量,来降低产品的热膨胀系数。
4.2 微观结构罗凌虹等人[11]利用XRD、SEM等测试技术对NGK和国内的堇青石蜂窝陶瓷样品进行对比分析和研究,发现在微观结构上NGK堇青石蜂窝陶瓷的断面和端面中有微裂纹的存在,极大地减小堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数,国内的堇青石蜂窝陶瓷断面和端面是没有裂纹的。
针对微裂纹的形成,可以通过改善烧成制度、引入合适的成孔剂等方法以达到目的。
4.3 堇青石蜂窝陶瓷的原料白佳海等人列出参考资料[12]对堇青石蜂窝陶瓷的低热膨胀分析认为:堇青石原料的粒度和形貌对其热膨胀系数的影响非常大。
在制备工艺相同的条件下,选取片状的高岭土可造成堇青石结晶晶粒的定向排列,有利于降低堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀。
在一定的粒度范围内,粒径较小的原料由于比表面积大、活性高、反应烧结中传质快,有利于降低堇青石材料的热膨胀系数。
5 堇青石蜂窝陶瓷的应用堇青石蜂窝陶瓷已经在很多领域得到成功的应用,本文主要阐述了其在控制大气污染、蜂窝陶瓷蓄热体、承烧板方面的应用。
5.1 控制大气污染近年来,随着经济的高速发展,交通运输业所带来的环境污染日益严重、灰霾天气、PM2.5污染等的问题越来越突出。
为了人类自身的健康,人们开发了多种净化技术。
由于堇青石蜂窝陶瓷具有比表面积大,热稳定性好,热膨胀系数小等优点,已经被广泛应用到汽车废气排放处理、工业烟道气中NOx、SO3的排除中。
Fuji总结了蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷在高温、强腐蚀等极端环境下的应用情况,认为堇青石质蜂窝陶瓷材料具有较高热稳定性和化学稳定性,将其用作催化剂载体,对净化汽车尾气和减少发电厂的氮氧化物排放等起着非常关键的作用,堇青石蜂窝陶瓷是汽车尾气催化处理中一个重要的载体。
5.2 蜂窝陶瓷蓄热体蓄热式高温空气燃烧技术(High Temperature AirCombustion)是一种革命性的全新燃烧技术,它通过高效蓄热材料将助燃空气从室温预热至前所未有的800?温度。
同时,大幅度降低氮氧化物排放量,使排烟温度控制在露点以上、150?以下范围内,最大限度地回收烟气余热,使炉内燃烧温度更趋均匀。
该技术被誉为21世纪最具发展潜力的技术之一。
该技术的关键之一是制备高性能的蓄热体材料――蜂窝陶瓷[13]。
堇青石质蜂窝陶瓷蓄热体具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、强度高、蓄热量大、导热性能好等显著优点,节能效果和使用寿命大大提高。
5.3 承烧板由于堇青石蜂窝陶瓷具有质量轻、热传导快、热稳定性好等特点,被用做粉末冶金的承烧板取代氧化铝承烧板。
另外,蜂窝陶瓷也有用于义齿制作的烧结承烧板,一般义齿烧结炉要在2,3min内完成急速的升温过程(由室温升到900?)。
这要求炉内的承烧板要有很高的耐热冲击性能,不会因为短时间的急速升温而被破坏,而堇青石蜂窝陶瓷的低热膨胀系数,能很好满足这一要求。
堇青石蜂窝陶瓷承烧板示意图如图1所示。
6 总结随着堇青石蜂窝陶瓷性能的提高,其应用也越来越广泛;但国内生产堇青石蜂窝陶瓷性能与国外的产品相比,还是有明显的差距。
蜂窝陶瓷今后在环保领域的需求量将越来越大,我们以后也要重视这方面的研究,使国产的堇青石蜂窝陶瓷的性能越来越好。
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