高强度莫来石泡沫陶瓷的制备

来源 :辽宁科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sad_pacific
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莫来石泡沫依靠其本身具有的特性本应具有很广的应用前景,但是其极低的机械强度会限制其在一些特殊领域中得到应用,比如航空航天、能源、制造业、微电子工业。为解决多孔莫来石泡沫陶瓷力学性能较差的问题,本工作首先利用热发泡技术,以蔗糖为发泡剂,氧化铝和氧化硅为主要原料,添加一定量的AMPA(莫来石前驱体粉末),制备了莫来石泡沫陶瓷。研究了AMPA添加量和烧结温度对莫来石泡沫陶瓷的相组成、孔结构、显微结构、孔径分布、体积密度、气孔率、耐压强度的影响,发现在1600℃烧结3 h后,样品莫来石化的程度最大,AMPA添加量为10wt.%并且在1600℃烧结3 h后可以得到气孔率高达约93.9%和耐压强度约为1.66 MPa的莫来石泡沫陶瓷,与未添加活性莫来石前驱体粉末经过1600℃热处理的样品相比,耐压强度提高30.7%。引入适量AMPA能够提升莫来石泡沫的机械性能,但是添加AMPA的烧后样品孔壁完整性较差。通过完善孔壁的完整性,进一步增强莫来石泡沫的机械强度,在前述实验基础上,再引入适量矿化剂Ti O2,研究Ti O2添加量对莫来石泡沫的相组成、显微结构、气孔率、体积密度、耐压强度的影响,发现Ti O2添加量为3wt.%的样品在1600℃烧结3 h后,孔壁完整性良好,耐压强度约为2.25MPa,气孔率约为89.59%,与未添加Ti O2经过1600℃热处理的样品相比,耐压强度提升35.5%。孔径是影响泡沫机械性能的重要因素,以蔗糖为发泡剂,通过热发泡法制备的莫来石泡沫的孔径为0.5-1.06 mm,为增强莫来石泡沫的机械强度,本工作利用碳球浸渍于AMPA溶液中形成的复合材料制备低孔径莫来石泡沫陶瓷。研究了AMPA与碳微球质量比对于莫来石泡沫的显微结构、孔径分布、气孔率、体积密度、耐压强度的影响,发现可以通过调整AMPA与CS的质量比,控制莫来石泡沫陶瓷孔径、气孔率和耐压强度。AMPA与CS质量比为8:1时,所得制品气孔率为44.06%,耐压强度为163.2 MPa,孔径约为170 nm;AMPA与CS质量比为4:1时,所得制品气孔率为62.39%,耐压强度为70.5 MPa,孔径主要分布在100~200 nm和700~1300 nm两个区间。
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