ZrO/AlO泡沫陶瓷过滤器的制备及性能研究

摘要

泡沫陶瓷是一种孔隙率高达50％～90％，有着三维立体网络骨架结构，且相互贯通的陶瓷制品。氧化锆具有熔点高、热震稳定性和化学稳定性好的特点。同时又具有独特的马氏体相变特征。氧化锆中加入适量的氧化铝进行弥散增强，可将氧化锆氧化铝复相陶瓷的优良性能和泡沫陶瓷的应用有机结合起来，具有广阔的应用前景。 本工作采用有机泡沫浸渍法制备泡沫陶瓷，研究了各种不同工艺因素对泡沫陶瓷性能的影响。应用XRD、SEM等手段，对泡沫陶瓷的相组成及微观结构作了分析与探讨。 结果表明，在低温粘结剂聚乙烯醇加入量为0.5％，高温粘结剂硅溶胶加入量为0.5％，减水剂木质素磺酸钙加入量为0.5％，流变剂苏州土加入量为1.5％时，调整分散剂的加入量，当浆料中分散剂四甲基氢氧化铵与柠檬酸三铵的质量分数为0.9％时(TMAH/TAC=1：1)，可获得具有较佳分散性能的浆料。同时，浆料的固含量为85％时最适合挂浆的需求。 对氧化锆氧化铝复合浆料进行进一步分析表明，氧化铝的加入量为20％时，浆料具有较小的粘度，且其烧结体具有较高的抗弯强度，其强度值达到68.12MPa。同时对其烧结体进行XRD分析说明，氧化铝加入量为20％时较好的抑制了t-ZrO<,2>→m-ZrO<,2>转变的发生，将大量的能发挥应力诱导相变的亚稳态四方相氧化锆保留了下来，从而提高了烧结体的力学性能。SEM分析也表明加入适量的氧化铝可有效抑制氧化锆晶粒的长大，并且起到颗粒弥散增强的作用。 烧结温度对烧结体的抗弯强度也具有一定的影响，当烧结温度为1620℃时，烧结体具有较高的抗弯强度，其值达到84.73MPa。 以氧化锆为基体，氧化铝为增强相的复相泡沫陶瓷过滤器，在高温下具有较好的抗热震性，在1200℃下，其抗震断裂次数达到6次。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1前言

1.2泡沫陶瓷的制备工艺

1.3泡沫陶瓷的主要应用

1.4泡沫陶瓷过滤器国内外发展概述

1.4.1国外泡沫陶瓷过滤器的发展概况

1.4.2国内泡沫陶瓷过滤器的发展概况

1.5 ZrO2/Al2O3复相陶瓷简介

1.5.1 ZrO2陶瓷

1.5.2 ZrO2/Al2O3复相陶瓷的发展概况

1.5.3 ZrO2/Al2O3复相陶瓷的增强增韧机理

1.6复合陶瓷浆料流变学性质

1.6.1流变学概述

1.6.2影响浆料流变性的因素

1.7泡沫陶瓷的发展趋势

1.8课题的提出及研究意义

第2章实验方案与实验

2.1实验原料及其作用

2.1.1实验原料列表

2.1.2主要原料的性质及用途

2.2实验所用仪器及其设备

2.3实验流程图的制定

2.4原料的预处理

2.5聚氨酯泡沫的选择及预处理

2.6复合浆料的制备

2.6.1分散剂加入量优化实验

2.6.2最佳固含量的确定实验

2.6.3氧化铝加入量优化实验

2.7浸渍成型工艺的研究

2.8烧结工艺的制定

2.9性能检测

2.9.1聚氨酯泡沫的TG-DTA测试

2.9.2原料的粒度及比表面的测定

2.9.3原料的Zeta电位的测定

2.9.4浆料粘度的测定

2.9.5烧结体显微形貌的SEM分析

2.9.6烧结体物相的XRD分析

2.9.7烧结体抗弯强度的测定

2.9.8泡沫陶瓷的抗热震性能实验

第3章实验结果与讨论

3.1原料粒度及比表面测定结果与分析

3.2原料的Zeta电位测定结果分析

3.3聚氨酯的TG-DTA分析

3.4浆料的流变性研究

3.4.1分散剂加入量对浆料流变性的影响

3.4.2固含量对浆料流变性的影响

3.4.3 Al2O3加入量对浆料流变性的影响

3.5 Al2O3含量与烧结温度对烧结体抗弯强度的影响

3.5.1 Al2O3含量对烧结体抗弯强度的影响

3.5.2烧结温度对烧结体抗弯强度的影响

3.6烧结体的X射线衍射分析

3.7烧结体的宏观结构分析

3.8烧结体的显微结构分析

3.8.1烧结体的EDS分析

3.8.2烧结体的SEM分析

3.9烧结体的抗热震性试验

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢