钙长石/莫来石复相多孔陶瓷的制备与性能研究

摘要

本文以CaCO3、SiO2和α-Al2O3为原料,采用泡沫注凝法制备了气孔率为38～80％、抗压强度为9～130 MPa、热导率为0.27～1.33 W/(m·K)的钙长石/莫来石复相多孔陶瓷；研究了莫来石含量、固含量、发泡剂等对材料结构与性能的影响；探究了钙长石/莫来石复相多孔陶瓷的隔热机理及热力性能匹配规律。结果表明:莫来石设计含量对材料的组分、结构及性能有较大影响,设计莫来石含量为40 mol％试样的综合性能最优,致密的孔壁、长柱状的莫来石是复相陶瓷抗压强度提高的主要原因；随着浆料中固含量的增加,试样的总气孔率降低、气孔尺寸减小且孔壁厚度增加,抗压强度及热导率均呈上升趋势；与松香皂相比,采用十二烷基硫酸钠制备出的试样的综合性能更优,随着十二烷基硫酸钠浓度的增加,多孔陶瓷的总气孔率增加、孔壁变薄、热导率和抗压强度均降低；钙长石/莫来石复相多孔陶瓷(莫来石设计含量为40 mol％)的热导率与气孔率的关系与通用模型(d=3,k'=7)相吻合,复杂的气孔结构是热导率较低的主要原因；抗压强度与气孔率的关系可用σ=1293exp(-5.9P)来表示,据此可以实现对钙长石/莫来石复相多孔陶瓷热力性能的预测与设计。