基于天然黄土低温烧制的多孔管状陶瓷基体及其表征

摘要

为解决陶瓷膜制备成本过高、不易烧结等问题,以天然黄土为骨料,通过固态粒子烧结法制备管状黄土基陶瓷支撑体.采用TG-DTG、SEM和XRD对支撑体的热稳定性、微观结构和晶相组成进行分析,并测定了样品的水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率、孔隙率及孔径分布等性能指标.研究烧结温度、保温时间和造孔剂添加量对支撑体性能的影响,探求更为绿色的加工制造过程.结果表明:通过改变烧结温度及保温时间等参数能有效调节控制烧结过程中颗粒重排、晶相结合及孔道形成;支撑体晶相组成主要为石英、镁铝尖晶石和硅铝蓝晶石;烧结温度为1030℃,保温2 h,添加4％(质量分数)造孔剂的条件下制备的管状支撑体综合性能最优,此时支撑体的表面完整,晶粒结合稳定,且烧制过程中耗能低、无二次污染.对比同类研究,本实验烧成SiO2-黄土基陶瓷支撑体的中值孔径为2.676μm、孔隙率为(48±0.9)％、抗折强度为64.19 MPa,水通量为2590.02 L·(m2·h·MPa)-1、酸碱腐蚀率为0.019/0.013,其性能优良且化学性能稳定.