试验一多孔陶瓷的制备与加工
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陶粒制成多孔砖工艺流程陶粒制成多孔砖的超有趣流程。
一、原料准备。
陶粒要想变成多孔砖,那原料可得准备好呀。
陶粒本身就是个很神奇的东西,它就像一个个小小的魔法球。
这时候得挑选合适的陶粒,就跟挑水果似的,得挑那种质量好的。
大小要比较均匀呢,不然做出的多孔砖可能就会有各种奇奇怪怪的样子。
除了陶粒,还得准备一些其他的原料,像水泥之类的东西。
水泥就像是把陶粒这些小伙伴黏在一起的胶水,可重要啦。
二、混合搅拌。
把陶粒和水泥这些原料都准备好之后呢,就该把它们放在一起搅和搅和啦。
这就像是在做一道超级特别的料理。
把它们一股脑儿地倒进搅拌机里,然后搅拌机就开始呼呼地转起来。
陶粒在里面蹦跶着,水泥也在里面和它们亲密接触。
这个搅拌也是有讲究的哦,得搅拌得均匀一些。
要是有的地方水泥多,有的地方陶粒多,那做出的多孔砖可能就会有的地方硬,有的地方松松垮垮的,就像一个没烤好的蛋糕,一边熟了,一边还是生的呢。
三、成型。
搅拌好之后,就要让它们变成多孔砖的形状啦。
这里会用到专门的模具,就像我们做饼干的时候用的饼干模具一样。
把混合好的原料放进模具里,然后用力压实。
这时候就想象自己是个超级大力士,把那些原料都整得服服帖帖的。
在这个过程中,要注意把空气都挤出去哦,不然做出的多孔砖里面有很多小气泡,就像长了青春痘一样,可不好看啦。
而且这些气泡还会影响多孔砖的强度呢。
四、养护。
刚成型的多孔砖就像个小婴儿一样,很脆弱的。
这时候需要好好养护它。
把它放在一个合适的地方,不能让它被风吹雨打,也不能让它太干燥或者太潮湿。
就像照顾小宠物一样细心。
要给它足够的时间来变得更结实。
这个养护的过程可能需要好几天呢,在这期间,多孔砖就在慢慢地发生变化,就像毛毛虫变成蝴蝶一样,从软软的状态变得越来越硬,越来越结实。
五、检验。
养护好之后,多孔砖就可以接受检验啦。
这就像是一场考试一样呢。
要看看它的强度够不够,形状是不是标准,有没有裂缝之类的问题。
如果不合格的话,那可就有点小糟糕啦。
多孔陶瓷材料的的研究现状及应用近年来,多孔陶瓷材料作为一种新型的材料,已经受到了普遍的重视。
多孔陶瓷材料具有加工性好、耐久性强、热膨胀系数小、吸音和隔音性能良好等优点,可用于航空、航天、非金属材料的高温烧结、冶金和电镀、化工设备的催化剂床,以及医学技术、陶瓷艺术等多个领域。
本文就多孔陶瓷材料的研究现状及应用情况进行综述,旨在为多孔陶瓷材料的进一步开发和应用提供参考。
一、多孔陶瓷材料的研究现状1、烧结工艺研究多孔陶瓷材料的制备需要克服以下几个技术难题:首先,多孔陶瓷材料的烧结工艺。
多孔陶瓷材料的烧结技术主要包括萃取法、模压法、粉末技术和复合材料技术等。
其中,萃取法技术能够控制多孔陶瓷材料的结构和性能。
目前,萃取法烧结工艺仍处于萌芽阶段,但已在一定程度上实现了多孔陶瓷材料的高功能性。
2、微观结构和性能研究与传统陶瓷材料相比,多孔陶瓷材料的特殊结构与其特殊的功能有关。
因此,要更好地利用多孔陶瓷材料的性能,必须对材料的微观结构进行研究。
国内外学者已经对多孔陶瓷材料的微观结构与性能关系进行了深入的研究,取得了一定的进展。
二、多孔陶瓷材料的应用1、多孔陶瓷材料在新能源和节能方面的应用在新能源领域,多孔陶瓷材料可用于提高太阳能电池的光伏效率。
多孔陶瓷材料具有较高的热稳定性,可用于太阳能电池表面保护膜,防止太阳能电池表面受损。
此外,多孔陶瓷材料还可用于改善空调能源利用效率,从而节省能源。
2、多孔陶瓷材料在航空航天领域的应用在航空航天领域,多孔陶瓷材料可用于制作热吸收涂层和热隔离层,以有效抵御高温环境的影响,提高发射火箭和高空飞机的安全性能。
此外,多孔陶瓷材料还可作为消声器、过滤器和吸音材料,大大提高航空航天设备的静音和防腐能力。
三、结论多孔陶瓷材料具有许多优异的性能,已经应用于航空航天、能源、石油化工等领域。
它的研究是一个新兴的研究领域,国内外学者已经对多孔陶瓷材料的烧成工艺及其微观结构与性能关系进行了研究,取得了比较理想的结果。
氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究摘要:氧化铝多孔陶瓷因其优良的化学稳定性、高温强度和机械性能被广泛应用于电子、石油、化工等领域。
本文基于氧化铝多孔陶瓷的制备方法和性能研究,综述了其制备工艺、表征方法以及性能研究的结果。
1. 引言氧化铝多孔陶瓷是由高纯度氧化铝粉末经过压制、烧结等工艺制备而成的一种陶瓷材料。
其孔隙结构使其具有较大的比表面积和孔隙率,从而使其具备了优异的吸附性能和渗透性能。
氧化铝多孔陶瓷被广泛应用于催化、过滤、电子以及化工等领域。
2. 制备方法氧化铝多孔陶瓷的制备方法包括模板法、发泡法、溶胶-凝胶法等。
模板法主要通过使用模板材料,在烧结过程中得到孔隙结构;发泡法则采用制泡剂,在高温下产生气泡形成多孔结构;溶胶-凝胶法则通过溶胶的凝胶过程形成多孔陶瓷。
其中,模板法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较大的孔隙直径和均匀的孔隙分布,具有较好的热稳定性;发泡法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较小的孔隙直径和较大的孔隙率,具有较好的过滤性能;溶胶-凝胶法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较高的比表面积和孔隙率,具有较好的吸附性能。
3. 表征方法氧化铝多孔陶瓷的性能主要通过其孔隙结构、比表面积等参数进行表征。
通常采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪、压汞法等方法对其进行表征。
SEM能够直观地观察到其孔隙结构形貌,并且可以进行孔径分布的分析;比表面积分析仪则能够测量其比表面积,通过比表面积与孔隙率的关系推导出其孔隙结构参数;压汞法则能够通过测量其对气体的吸附能力来计算出其孔隙分布和孔径大小。
4. 性能研究氧化铝多孔陶瓷的性能研究主要包括孔隙结构对吸附和过滤性能的影响,以及化学稳定性、机械性能等方面的研究。
孔隙结构对吸附和过滤性能的影响可以通过调节制备方法来实现,如改变模板材料、制泡剂的种类和用量等;化学稳定性的研究可以通过浸泡在不同溶液中来验证其抗化学侵蚀性能,并通过SEM等表征手段来观察其表面形貌的变化;机械性能的研究可以通过测量其抗压强度、硬度等参数来评估。
多孔陶瓷材料的制备及其应用丁正平摘要:多孔材料由于其孔结构所具有的性能,在工业和社会生产中作用显著,本文第一章简述了多孔材料的分类、与传统材料的差别、制备的一般方法、评价体系以及应用.多孔材料主要分为两大类多孔陶瓷和多孔金属材料。
多孔陶瓷由于既具有陶瓷的一般性质又具有独特的多孔结构,因而既具有一般陶瓷的性质,比如:耐热性能、稳定的化学性能、一定的强度;同时具有孔结构的渗透性能、吸声性能等等,因而在很多方面具有应用。
本文综述了多孔陶瓷的几种制备方法、性能表征、以及几个方面的应用。
关键词:多孔陶瓷制备应用目录1。
多孔材料 (1)1。
1多孔材料的概念 (1)1。
2多孔材料的分类 (1)1。
3多孔材料的性能特点 (2)1。
4一般多孔材料的制备方法 (3)1。
5成品的评价系统 (3)1。
6多孔材料的应用 (3)2.多孔陶瓷 (4)2。
1概述 (4)2.2性能特点 (4)2。
3多孔陶瓷制备方法 (4)2。
4性能及表征 (10)2。
5 多孔陶瓷的应用 (14)2.6 前景与展望 (16)参考文献 (18)1多孔材料1。
1 多孔材料的概念多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料,孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。
这些支柱或者平板通常被称为固定相,起到支撑整个材料的作用,材料的力学性能主要取决于固定相的性能,孔洞中填充的物质称之为流动相,根据填充物物理状态的不同,又可以细分为气相和液相,气相的较为常见,整个多孔材料就是由固定向和流动相组成.典型的孔结构有:一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构;由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝"材料;更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构,通常称之为“泡沫"材料.根据功能材料的要求,多孔材料的具备以下两个要素:一是材料中必须包含大量的空隙;二是材料必须被用来满足某种或者某些设计要求已达到所期待的某种性能指标,多孔材料中的空隙相识设计者和使用者所希望得到的功能相,为材料的性能提供优化作用[1]。
1 实验指导书 多孔陶瓷的制备 学科部(系):材料工程系 执笔人:刘曙光,张爱娟,王卫伟、李成峰 一、实验目的 1. 了解多孔陶瓷的用途 2. 掌握多孔陶瓷的制备方法 3. 了解多孔陶瓷的制备工艺 二、实验原理 多孔陶瓷是一种新型陶瓷材料,也可称为气孔功能陶瓷,它是一种利用物理表面的新型材料。多孔陶瓷具有如下特点:巨大的气孔率;巨大的气孔表面积;可调节的气孔形状、气孔孔径及其分布;气孔在三维空间的分布、连通可调;具有其它陶瓷基体的性能,并具有一般陶瓷所没有的主要利用与其巨大的比表面积相匹配的优良热、电、磁、光、化学等功能。 实际上,很早以前人们就使用多孔陶瓷材料,例如,人们使用活性碳吸附水份、吸附有毒气体,用硅胶来做干燥剂,利用泡沫陶瓷来做隔热耐火材料等。现在,多孔陶瓷尤其是新型多孔陶瓷的应用范围广多了。 1. 多孔陶瓷的种类
多孔陶瓷的种类很多,按所用的骨料可以分为以下六种: 序号 名称 骨料 性能 1 刚玉质材料 刚玉 耐强酸 、耐碱、耐高温 2 碳化硅质材料 碳化硅 耐强酸 、耐高温 3 铝硅酸盐材料 耐火粘土熟料 耐中性 、酸性介质 4 石英质材料 石英砂 、河砂 耐中性 、酸性介质 5 玻璃质材料 普通石英玻璃 、石英玻璃 耐中性 、酸性介质 6 其他材质 耐中性 、酸性介质
按孔径分为以下三种情况: 序号 名称 孔径范围 1 0.1mm以上 粗孔制品 2 50nm ~20μm 介孔材料 3 50nm以下 微孔材料 2. 多孔陶瓷的制备: 陶瓷产品中的孔包括:(1)封闭气孔:与外部不相连通的气孔 (2)开口气孔:与外部相连通的气孔 下面介绍多孔陶瓷中孔的制备方法和制备技术 2
2.1孔的形成方法: (1)添加造成孔剂工艺:陶瓷粗粒粘结、堆积可形成多孔结构,颗粒靠粘结剂或自身粘合成型。这种多孔材料的气孔率一般较低,20~30%左右,为了提高气孔率,可在原料中加入成孔剂(porous former),即能在坯体内占有一定体积,烧成、加工后又能够除去,使其占据的体积成为气孔的物质。如碳粒、碳粉、纤维、木屑等烧成时可以烧去的物质。也有用难熔化易溶解的无机盐类作为成孔剂,它们能在烧结后的溶剂侵蚀作用下除去。此外,可以通过粉体粒度配比和成孔剂等控制孔径及其它性能。这样制得的多孔陶瓷气孔率可达75%左右,孔径可在μm~mm之间。虽然在普通的陶瓷工艺中,采用调整烧结温度和时间的方法,可以控制烧结制品的气孔率和强度,但对于多孔陶瓷,烧结温度太高会使部分气孔封闭或消失,烧结温度太低,则制品的强度低,无法兼顾气孔率和强度,而采用添加成孔剂的方法则可以避免这种缺点,使烧结制品既具有高的气孔率,又具有很好的强度。 (2)有机泡沫浸渍工艺:有机泡沫浸渍法是用有机泡沫浸渍陶瓷浆料,干燥后烧掉有机泡沫,获得多孔陶瓷的一种方法。该法适于制备高气孔率、开口气孔的多孔陶瓷。这种方法制备的泡沫陶瓷是目前最主要的多孔陶瓷之一。 (3)发泡工艺:可以在制备好的料浆中加入发泡剂,如碳酸盐和酸等,发泡剂通过化学反应等能够产生大量细小气泡,烧结时通过在熔融体内产生放气反应能得到多孔结构,这种发泡气体率可达95%以上。与泡沫浸渍工艺相比,更容易控制制品的形状、成分和密度,并且可制备各种孔径大小和形状的多孔陶瓷,特别适于生产闭气孔的陶瓷制品,多年来一直引起研究者的浓厚兴趣。 (4)溶胶-凝胶工艺:主要利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶(热等)处理过程中留下小气孔,形成可控多孔结构。这种方法大多数产生纳米级气孔,属于中孔或微孔范围内,这是前述方法难以做到的,实际上这是现在最受科学家重视的一个领域。溶胶-凝胶法主要用来制备微孔陶瓷材料,特别是微孔陶瓷薄膜。 (5)利用纤维制得多孔结构:主要利用纤维的纺织特性与纤细形态等形成气孔,形成的气孔包括:a 有序编织、排列形成的;b 无序堆积或填充形成的。 通常将纤维随意堆放,由于纤维的弹性和细长结构,会互相架桥形成气孔率很高的三维网络结构,将纤维填充在一定形状的模具内,可形成相对均匀,具有一定形状的气孔结构,施以粘结剂,高温烧结固化就得到了气孔率很高的多孔陶瓷,这种孔较大的多孔陶瓷的气孔率可达80%以上;在有序纺织制备方法中,有一种是将纤维织布(或成纸),,再将布(或纸)折叠成多孔结构,常用来制备“哈尔克尔”,这种多孔陶瓷通常孔径较大,结构类似于前面提到的以挤压成型的蜂窝陶瓷;另外是三维编织,这种三维编织为制备气孔率、孔径、气孔排列、形状高度可控的多孔陶瓷提供了可能。 (6)腐蚀法产生微孔、中孔:例如对石纤维的活化处理,许多无机非金属半透膜也曾以这种方法制备。 (7)利用分子键构成气孔:如分子筛,这是微孔材料也是中孔材料。象沸石、柱状磷 3
酸锌等是这类材料。 以上简述了一些气孔结构形成过程。有些材料中需要的不仅仅是一种气孔,例如作为催化载体材料或吸附剂,同时需要大孔和小孔两种气孔,小孔提供巨大比表面,而大孔形成互相连通结构,即控制气孔分布,这可以通过使用不同的成孔剂来实现;有时则需要气孔有一定形状,或有可再加工性;而作为流体过滤器的多孔陶瓷,其气孔特性要求还应根据流体在多孔体内运动的相关基础研究来决定。这些都是需要针对具体情况加以特别考虑的。 如果多孔陶瓷材料还要具备匹配的其它性能,尤其是骨架性能,则还需从这种综合陶瓷材料的制备考虑。 2.2 多孔陶瓷的配方设计: (1)骨料:骨料为多孔陶瓷的主要原料,在整个配方中占的70%~80%的重量,在坯体中起到骨架的作用,一般选择强度高、弹性模量大的材料。 (2)粘结剂:一般选用瓷釉、粘土、高岭土、水玻璃、磷酸铝、石蜡、PVA、CMC等其主要作用是使骨料粘结在一起,以便于成形。 (3)成孔剂:加入可燃尽的物质,如木屑、稻壳、煤粒、塑料粉等物质在烧成过程中因为发生化学反应或者燃烧挥发而除去,从而在坯体中留下气孔。 2.3 多孔陶瓷的成形方法:
2.4 烧成: 使用不同的制备方法和制备工艺,就会有不同的烧成制度,具体应该根据材料的性能而定。 三、实验仪器: 4
本实验采用添加成孔剂,采用模压方法制备毛坯,然后再进行烧结的方法。 1. 实验药品:高岭土、长石、石英、成孔剂(泡沫和锯末) 2. 实验仪器:托盘天平、搅拌机、烘箱、高温炉、液体静力天平 四、实验过程: 1. 配料: 用托盘天平按下表称取总重750克的原料(高岭土、长石和石英的总重量,以下含量都指重量百分比)。
高岭土 长石 石英 泡沫 锯末 水 50% 20% 30% 0.5% 5% 30%固体料
2. 制备: 将称好的原料依次放入搅拌机中,搅拌均匀后,加入一定量的水,混合。然后取一定量的料用手捏成球,得到毛坯。 3. 烧成: 1)毛坯在空气中放置1天,自然干燥; 2)在80℃烘箱中预处理5小时,然后再升温到110℃处理10小时; 3)干燥后,放入高温炉中,按下表的升温制度进行烧结,即可获得多孔陶瓷。 4)将获得的多孔陶瓷编号放好,以备后续实验“多孔陶瓷的密度及吸水率的测定”使用。 温度区间(℃) 室温~400 400~1100 1100~1300 1300 升温速率(℃/h) 100 200~300 100 保温1小时
4. 多孔陶瓷的密度及吸水率的测定 气孔率(孔隙度)通常分为真气孔率,显气孔率和闭口气孔率。所谓显气孔率系指试块的所有开口气孔的体积与其总体积之比值。闭口气孔率是指所有闭口气孔的体积与其总体积之比值。真气孔率是指试块中的全部气孔,即显气孔率与闭口气孔率的总和。吸水率是试块所有开口气孔所吸收的水的质量与其干燥试块的质量之比值。上述各项皆以百分数表示。体积密度是干燥试块的质量与其总体积之比,用g/cm3表示。 实验步骤: 1) 刷净试样表面灰尘,放入电热烘箱中于105~110℃下烘干2小时或在允许的更高温度下烘干至恒值,并于干燥器中自然冷却至室温,称量试样的质量m1,精确至0.01g。试样干燥至最后两次称量之差不大于其前一次的0.1%即为恒重。 2) 试样浸渍:把试样放入容器内,并置于抽真空装置中,抽真空至剩余压力小于20mmHg(20Torr)。试样在此真空度下保持5min,然后在5min内缓慢地注入供试样吸收的液体(工业用水或工业纯有机液体),直至试样完全淹没。再保持抽真空5min,停止抽气,将容器取出在空气中静置30min,使试样充分饱和。 5
3) 饱和试样表观质量测定:将饱和试样迅速移至带溢流管容器的浸液中,当浸液完全淹没试样后,将试样吊在天平的挂钩上称量,得饱和试样的表观质量m2,精确至0.01g。 4) 饱和试样质量测定:从浸液中取出试样,用饱和了液体的毛巾,小心地擦去试样表面多余的液滴(但不能把气孔中的液体吸出)。迅速称量饱和试样在空气中的质量m3,精确至0.01g。 5) 浸渍液体密度测定:测定在实验温度下所用的浸渍液体的密度,可采用液体静力称量法、液体比重天平法或液体比重计法,精确至0.001g/cm3。 气孔率、吸水率、体积密度测定记录 试样名称 测定日期
试样处理
试样编号 干试样质量 m1 饱和试样表 观质量m2 饱和试样在空 气中质量m3 吸水率% 显气孔率% 真气孔率%
闭口气孔 率% 体积密
度 g/cm3
计算公式: 1) 吸水率按下式计算: Wa=(m3-m1)/m1×100% 2) 显气孔率按下式计算: Pa=(m3-m1)/(m3-m2)×100% 3) 体积密度按下式计算: Db=m1Dl/(m3-m2) 4) 真气孔率按下式计算: Pt=(Dt-Db)/Dt
5) 闭口气孔率按下式计算: P0=Pt-Pa
式中 m1—干燥试样的质量(g); m2—饱和试样的表观质量(g); m3—饱和试样在空气
中的质量(g);Dl—实验温度下,浸渍液体的密度(g/cm3); Dt——试样的真密度(g/cm3); 五、注意事项: 1. 天平的最大称重量为600g,使用时不能超过其最大称重量。 2. 向粉料里加水时,一次不要加太多,可以分步缓慢加入。 六、思考题 1. 什么是多孔陶瓷,多孔陶瓷的应用领域简介。 2. 多孔陶瓷中的孔是如何形成的,本实验中使用的成孔剂是什么?
提示:
每小组(5人)称量样品的重量:高岭土:375g;长石:150g;石英:225g;锯末:37.5g;泡沫:3.75g。4组共称量样品3165g。混好料后,每个人可以称量150g干粉,然后加入45mL水。