凝胶注模法制备六铝酸钙多孔陶瓷的工艺与性能研究

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本文采用凝胶注模法合成六铝酸钙多孔陶瓷,首先,从料浆流变性、凝胶化行为、烧结制度等方面研究了凝胶注模法合成六铝酸钙多孔陶瓷的制备工艺;另外,以凝胶注模法合成六铝酸钙多孔陶瓷的制备工艺为基础,研究了浆料固相含量对凝胶注模法制备六铝酸钙多孔陶瓷的影响;最后,研究了造孔剂添加量对凝胶注模法合成六铝酸钙多孔陶瓷的影响,得到以下结论:1.对于α-Al2O3-CaCO3复合浆料,(NaPO3)6作为分散剂的效果优于PEG。通过研究,得到(NaPO3)6添加量为0.4 wt.%,pH值为11时为α-Al2O3-CaCO3复合浆料的最佳分散条件。在最佳分散条件的基础上,可以制得满足浇注条件的料浆的最高固相含量为46 vol%。当引发剂添加量为AM的1 wt.%,催化剂添加量为AM的0.5 wt.%时,胶凝时间最佳,为900 s(15 min)。2.采用以上研究所得最佳工艺来制备六铝酸钙多孔陶瓷,可以成功制备出气孔率为52.1~58.2%、干燥收缩率为2.9~4.7%、抗折强度为42~82 MPa、热震次数为3~5次、纯度较高的六铝酸钙多孔陶瓷。随着固相含量升高,六铝酸钙多孔陶瓷的气孔率降低,气孔尺寸减小,颗粒间烧结密度增加,抗折强度明显提高。在固相含量为46 vol%时所制备的CA6多孔陶瓷在保持高气孔率的同时具有较高的力学强度,且显微结构均匀性较好,但其热震稳定性有待提高。3.在固相含量为46 vol%时,添加5%~20 wt.%的造孔剂PMMA可以成功制备出1.06~1.37 g/cm~3、气孔率为61.82~70.23%、抗折强度为5.31~20.47 MPa、热震次数为6~11次的六铝酸钙多孔陶瓷。随着造孔剂PMMA添加量的增加,六铝酸钙多孔陶瓷的气孔率随之增加,大孔径气孔数量逐渐增多,使热震稳定性有所提高,但孔隙分布的均匀性越来越差,从而导致抗折强度逐渐减小。在造孔剂PMMA添加量为15 wt.%时,试样的综合性能最好。
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