氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究【毕业论文,绝对精品】
新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的制备及研究
新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的制备及研究发布时间：2021-03-08T10:56:45.617Z 来源：《基层建设》2020年第28期作者：张骜[导读] 摘要：多孔氧化铝陶瓷的制备工艺改良，旨在提升材料的耐高温性能、耐腐蚀性上。
吉林建筑大学吉林省长春市 130117摘要：多孔氧化铝陶瓷的制备工艺改良，旨在提升材料的耐高温性能、耐腐蚀性上。
本文概述了多孔氧化铝陶瓷制备工艺、并就其应用前景进行了分析，以为新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的制备提供技术支持。
关键词：新型过滤材料；氧化铝多孔陶瓷；制备多孔氧化铝陶瓷比之常规氧化铝陶瓷，在耐高温性能、耐腐蚀性上发挥了突出的比较优势[1]。
在新型过滤材料应用领域，通过结合多孔材料的导热性能和大表面积上，更能在组成和微观结构中，利用氧化铝陶瓷固有属性和多孔陶瓷的孔隙结构来制备。
特就新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷的相关制备工艺及其应用领域分析如下：一、多孔氧化铝陶瓷相关工艺制备概述多孔氧化铝陶瓷制备工艺是当下新型过滤材料中应用程度较为广泛的制备效应，同时在工艺制备上，对本质上提升材料性能。
而添加造孔剂工艺、薄膜YSZ-多孔YSZ共烧复合体、发泡法-凝胶注模制备工艺、颗粒堆积工艺、冷冻干燥法制备Al2O3多孔陶瓷工艺、氮化硅陶瓷发热体的凝胶注模成型工艺等方法的应用，成为提升材料性能，更好地制备出符合材料的相关细节分析如下：（一）添加造孔剂工艺多孔陶瓷材料的种类繁多，受其材料性能、制备技术等影响较大。
而添加造孔工艺以达到制备新型过滤材料氧化铝多孔陶瓷，在气孔制备环节，通过烧结和添加造孔剂并制作坯体，期间，通过调整和控制烧结温度和时间，在提升烧结气孔率及其强度上，对提升烧结温度等，降低了烧结温度过高导致气孔封闭或消失的效果。
一般而言，多孔陶瓷的制备工艺中，气孔率<50%。
添加造孔剂法制备环节，通过合理造孔剂种类和用量选择，在工艺流程和选择中，更好地制备出符合要求的过滤材料2]。
利用蔗糖热发泡法制备氧化铝多孔陶瓷研究
２０１５年１０月第４９卷增刊３＠，，‰瑟桶题５１３—５１４利用蔗糖热发泡法制备氧化铝多孔陶瓷研究黄柯柯李远兵李淑静李亚伟桑绍柏武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉４３００８１摘要：以仅一Ａ１：０，微粉和蔗糖为原料，通过热发泡法制备了蜂窝状的氧化铝多孔陶瓷。
研究了氧化铝和蔗糖的质量比对氧化铝多孔陶瓷的制备和性能的影响。
结果表明：随着氧化铝含量和蔗糖质量比的增加，分散液的黏度增加，剪切稀化现象加强，发泡高度先增后减；在烧成过程中，仅．Ａ１，Ｏ，微粉促进了蔗糖聚合物的脱水和氧化；利用蔗糖热发泡法所制得的氧化铝多孔陶瓷具有均匀球形孔洞结构，球形孔壁上有开孔；当氧化铝和蔗糖的质量比为１．４时，热发泡法所制得的氧化铝多孔陶瓷的体积密度为０．２６７ｇ・ｃｍ。
３时，气孔率为９３．３％，耐压强度为１．２２ＭＰａ。
关键词：氧化铝；多孔陶瓷；蔗糖；热发泡法多孔陶瓷由于具有高透过性比表面积大、密度小、耐高温、耐腐蚀等特点，被广泛用于汽车尾气处理、工业污水处理、熔融金属过滤、催化剂载体、隔热隔音材料等领域…。
目前常用的制备多孔陶瓷的方法主要有添加造孔剂工艺、有机泡沫体浸渍法、凝胶注模法等心］。
其中，添加造孔剂工艺所制成的多孔陶瓷制品的气孔尺寸分布的可控性差、气孔率低［２１；有机泡沫体浸渍法所制成的挂浆素坯的网络结构在烧成过程中由于模板的热分解而导致制品强度不高旧Ｊ。
采用热发泡法制备的多孔陶瓷工艺简单，对环境污染小，且能够避免支架内空洞的产生，有利于提高多孔陶瓷强度。
在本工作中，以氧化铝和蔗糖为原料，利用热发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷，研究了氧化铝和蔗糖的质量比对氧化铝多孔陶瓷的制备和性能的影响。
ｌ１式验１．１原料及试样制备试验中以仪一Ａ１：０。
微粉和蔗糖为原料，按氧化铝和蔗糖的质量比分别为（０．６～１．４）：１配料，并经球磨混合均匀。
将混合均匀的粉体置于加热容器内加热至１８５℃，边搅拌边使蔗糖完全熔化，得到仅一Ａ１，０，微粉均匀分散在糖熔液中的分散液。
凝胶注模制备氧化铝多孔陶瓷及性能研究_刘雪丽
第27卷第6期 硅 酸 盐 通 报 V o l .27 N o .6 2008年12月 B U L L E T I N O F T H E C H I N E S E C E R A M I C S O C I E T Y D e c e m b e r ,2008 凝胶注模制备氧化铝多孔陶瓷及性能研究刘雪丽,尹洪峰,任 耘,张军战(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安 710055)摘要:本文采用凝胶注模结合发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷。
借助N D J -1型旋转式粘度计、压汞仪、S E M 等表征方法,研究了固相含量、p H 值对浆料粘度的影响、以及多孔氧化铝陶瓷的孔径分布和断口形貌。
在1650℃下烧成,制备出了体积密度在1.32～1.82g /c m 3、气孔率在54～67%、耐压强度在19.7～42.9M P a 之间的多孔氧化铝陶瓷。
凝胶注模结合发泡法可以制备出性能优异的氧化铝多孔陶瓷。
关键词:凝胶注模;多孔氧化铝陶瓷;发泡剂;孔径分布中图分类号:T Q 174.6 文献标识码:A 文章编号:1001-1625(2008)06-1162-04S t u d y o n t h e P r e p a r a t i o na n dP r o p e r t i e s P o r o u sA l 2O 3Ce r a m i c b y G e l c a s t i n g L I UX u e -l i ,Y I NH o n g -f e ng ,R E NY u n ,Z H A N GJ u n -zh a n(S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,X i 'a n U n i v e r s i t y o f A r c h i t e c t u r e ＆T e c h n o l o g y ,X i 'a n 710055,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h e p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c s w a s p r e p a r e d b y u s i n g g e l c a s t i n g a n d f o a m i n g .W i t h t h e N D J -1-t y p e r o t a t i n g v i s c o m e t e r ,t h e m e r c u r y d e v i c e ,S E Ma n d s o o n ,t h e e f f e c t o f s o l i d p h a s e c o n t e n t a n d p Hv a l u e o nt h ev i s c o s i t y o f s l u r r y ,t h e p o r e s i z e d i s t r i b u t i o na n df r a c t u r e m o r p h o l o g yo f p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c s w e r e i n v e s t i g a t e d .P o r o u s a l u m i n a c e r a m i c w h i c h t h e b u l k d e n s i t y i s 1.32～1.82g /c m 3,p o r o s i t y i s i n 54～67%,c o m p r e s s i v e s t r e n g t h i n 19.7～42.9M P a w a s f a b r i c a t e d w h e n f i r e d a t 1650℃.G e l c a s t i n g c o m b i n i n g w i t h f o a m i n g c a n p r e p a r e p o r o u s a l u m i n a c e r a m i c w i t h a e x c e l l e n t p r o p e r t i e s .K e y w o r d s :g e l c a s t i n g ;p o r o u s A l 2O 3c e r a m i c ;f o a m i n g ;p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n 作者简介:刘雪丽(1983-),女,硕士研究生.主要从事保温隔热材料的研究.E -m a i l :l i u j i n g 831208@163.c o m1 引 言由于多孔氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度大、耐磨性、耐侵蚀、热导率低、化学稳定性好等优良性能,被广泛应用于熔融金属过滤、热气体过滤、微孔膜、传感器、隔膜材料和固定化酶载体以及保温隔热等。
【精品文章】一文了解多孔氧化铝陶瓷制备方法及应用
一文了解多孔氧化铝陶瓷制备方法及应用
多孔氧化铝陶瓷不仅具有氧化铝陶瓷耐高温、耐腐蚀性好，同时具有多孔材料比表面积大、热导率低等优良特点，现已广泛应用于净化分离、固定化酶载体、吸声减震和传感器材料等众多领域，在航天航空、能源、石油等领域中也具有十分广阔的应用前景。
材料的性能与应用取决于其相组成和微观结构，多孔氧化铝陶瓷正是利用了氧化铝陶瓷固有属性和多孔陶瓷的孔隙结构，其中影响孔隙结构的主要因素是制备工艺与技术。
图1 多孔氧化铝陶瓷管
一、多孔氧化铝陶瓷的制备工艺
目前，多孔氧化铝陶瓷的制备工艺主要有添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、发泡法、颗粒堆积工艺、冷冻干燥法和凝胶注模法。
1、添加造孔剂法
添加造孔剂法是制备多孔氧化铝陶瓷较为简单、经济的方法，该工艺是在氧化铝陶瓷生坯制备过程中加入固态造孔剂，然后通过烧结去除造孔剂留下气孔。
添加造孔剂法制备多孔氧化铝陶瓷的关键在于造孔剂的种类和数量，其次是造孔剂粒径大小。
添加造孔剂的目的在于提高材料的气孔率，因此要求其不能与基体反应，同时在加热过程中易于排除且排除后无有害残留物质。
常用的造孔剂分为有机造孔剂和无机造孔剂两大类，有机造孔剂主要有淀粉、松木粉、聚乙烯醇、聚乙二醇等；无机造孔剂主要有碳酸铵、氯化铵等高温可分解盐类和各类碳粉。
图2 具有梯度分布孔的氧化铝陶瓷（左）及SEM 图片（右）。
多孔氧化铝论文：多孔氧化铝蛋白质发泡法抗压强度气孔率
多孔氧化铝论文：多孔氧化铝蛋白质发泡法抗压强度气孔率【中文摘要】多孔氧化铝陶瓷可以作为催化剂载体,过滤材料,高温耐火材料等用途,而制造氧化铝多孔陶瓷的方法有很多,本文采用蛋白质发泡法,蛋白质一种很好的发泡剂和凝结剂,也是一种很好的绿色环保发泡剂。
本实验用氧化铝为骨料,加入发泡剂和水进行球磨成所需料浆。
用正交分析研究发泡剂含量、球磨速度和球磨时间这三个参数对制备材料性能影响,寻找最佳工艺参数。
通过改变料浆中氧化铝的固含量,制备出不同密度的氧化铝多孔陶瓷,并观察固含量对微观结构和性能的影响。
同时还研究用氢氧化铝代替部分氧化铝对材料性能影响。
通过TG—DSC分析蛋白质和氢氧化铝的分解行为,确定最佳烧成制度；通过场发射扫描电子显微镜对烧结样品显微结构进行分析；通过高温试验机测定材料的抗压强度。
通过正交实验研究发泡剂含量、搅拌时间、搅拌速率对材料气孔率的影响,最终确定发泡剂含量为25%(以料浆中液体重量为基准),搅拌时间为3h,搅拌速率为160转／分钟时制备出的多孔氧化铝气孔率最好。
通过改变料浆中氧化铝的固含量可以制备出气孔率由20%-65%的多孔氧化铝陶瓷,这些不同气孔率的多孔氧化铝陶瓷可以用于不用领域。
通过对固含量为40%的料浆中用氢氧化铝代替部分氧化铝(以体积比为准)研究制备多孔氧化铝的性能,最终用20%的氢氧化铝代替氧化铝不但可以提高材料的气孔率还可以有效提高材料的抗压强度。
通过研究纳米粉体制备出的多孔氧化铝材料的性能,得到用固含量为10%的纳米氧化铝可以制备出气孔分布均匀且具有大量闭气孔的多孔氧化铝材料,但是其强度只有1MPa左右,这种材料可以用作高温隔热耐火材料。
【英文摘要】The porous alumina ceramic can be used as catalyst carrier materials, filtering materials and high refractory materials. There are a lot of methods to produce porous alumina ceramics. Protein foaming-consolidation method for preparing porous alumina was used in this paper. The protein which is friendly to environment is both consolidating and foaming agent.The slurries were prepared with different solid loadings, water and foaming agent. The effect of amount of foaming agent, stirring time and the speed of stirring on the porosity and strength of porous alumina ceramic were analyzed by orthogonal experiment and then ascertaining the best technological parameters. The porous alumina ceramic with different desity was observed by changing the solid loading, besides, the effect of different solid loading on microstructure and mechanical properties was investigated. For the other hand, the effect of the material which was prepared with aluminium hydroxide instead of alumina partially on mechanical properties was also studied.The decomposition behaviour of protein and aluminium hydroxide was investigated by TG-DSC. Microstructure of the samples, including poredistribution and size, was investigated using SEM. Compression strength was studied by High Temperature Material Tester.The best technological parameters were on 25% amount of foaming agent, three hours of stirring and 160n/min of stirring speed by orthogonal experiment. The rate of porosity of the porous alumina ceramic with different density by different solid loadings was from 20% to 65%.Aluminium hydroxide was added as a substitution of Alumina. The relationship of contents of aluminium hydroxide, microstructure and properties was conducted. The investigation showed that the compression strength and porosity were increased, when 20% Alumina had been instead by aluminium hydroxide. The porous alumina ceramic with a lot of closed pores which were well-distributed was observed by using nanometer alumina powder. And the ceramic with 1Mpa compression strength can be used on high temperature refractory materials.【关键词】多孔氧化铝蛋白质发泡法抗压强度气孔率【英文关键词】porous alumina protein foaming method compression strength porosity【目录】发泡法制备多孔氧化铝陶瓷摘要4-5Abstract5-6 1 前言10-12 1 文献综述12-33 1.1 多孔氧化铝陶瓷的应用13-18 1.1.1 熔融金属过滤13-14 1.1.2 液体过滤14-15 1.1.3 废气处理15-16 1.1.4 吸音材料16 1.1.5 保温隔热材料16 1.1.6 多孔敏感元件16-17 1.1.7 热交换器17 1.1.8 生物工程材料17-18 1.1.9 其它应用18 1.2 多孔氧化铝陶瓷的制备方法18-26 1.2.1 挤压成型18 1.2.2 颗粒堆积形成气孔18-19 1.2.3 发泡法制成多孔陶瓷19-20 1.2.4 添加造孔剂形成气孔20-21 1.2.5 有机泡沫浸渍成型法21-22 1.2.6 溶胶-凝胶法(Sol-Gel)法22 1.2.7 凝胶注模法22-23 1.2.8 普通纤维缠结法23 1.2.9 陶瓷纤维编织法23-24 1.2.10 热压法24 1.2.11 气凝胶材料24 1.2.12 利用分子键构成气孔24-25 1.2.13 脉冲电流烧结法(PECS)25 1.2.14 冷冻-干燥法25 1.2.15 高温燃烧合成法25 1.2.16 机械搅拌法25-26 1.3 研究趋势及存在的问题26 1.4 发泡法特点与原理26-31 1.4.1 发泡法的主要工艺流程26-27 1.4.2 发泡法的特点27-28 1.4.3 目前发泡法存在的一些不足28 1.4.4 发泡机理28-31 1.5 氢氧化铝焙烧的物理化学变化31-32 1.6 课题研究的主要内容和意义32-33 1.6.1 研究的主要内容32 1.6.2 课题研究的意义32-33 2 实验设计和研究方法33-39 2.1 实验原料及设备33 2.1.1 本实验中所用的原料33 2.1.2 本实验中用到的设备和仪器33 2.2 实验设计33-35 2.2.1 正交实验设计34-35 2.3 实验工艺35 2.3.1 制备发泡剂35 2.3.2 料浆制备35 2.3.3 样品固化成型35 2.4 工艺流程图35-36 2.5 性能测试36-39 2.5.1 热重-差热分析36-37 2.5.2 气孔率和容重37 2.5.3 孔径的表征37-38 2.5.4 抗压强度测定38-39 3 结果与讨论39-51 3.1烧结制度和烧结温度39-42 3.1.1 烧结制度39-40 3.1.2 烧结温度40-42 3.2 正交实验结果与分析42-43 3.3 固含量的变化对材料性能影响43-45 3.3.1 固含量对容重和气孔率的影响43-44 3.3.2 固含量对孔径大小和形貌的影响44-45 3.3.3 固含量对抗压强度的影响45 3.4 研究用部分氢氧化铝代替氧化铝时对材料性能影响45-46 3.4.1 不同量氢氧化铝代替氧化铝时对材料气孔率和容重影响45-46 3.4.2 不同量氢氧化铝代替氧化铝对材料的抗压强度的影响46 3.5 粉体颗粒大小对材料性能的影响46-50 3.5.1 粉体颗粒形貌对比47-49 3.5.2 不同粉体制备出的材料微观结构变化49-50 3.6 纳米粉体制备多孔氧化铝收缩率50-51 3.6.1 材料收缩率的测定方法50 3.6.2 收缩率测试结果50-51 4 总结与展望51-52 4.1 总结51 4.2 展望51-52参考文献52-54致谢54【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。
氧化铝基网状多孔陶瓷的制备及性能
ＡＭＡ－１０ ９９．８ ０．０４ ０．０６ ０．０５
高岭土 ３３．０９ ０．７６ ４５．６５ １．１５ ０．０４ ０．１２ ０．３３ １７．８９
１．２ 试验步骤与方法
涂覆 料 浆 的 试 验 配 比 （ｗ）为：活 性 氧 化 铝
５６．２５％，高 岭 土 １５％，氧 化 锆 ３．７５％，去 离 子 水
中图分类号：ＴＱ１７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－１９３５（２０１９）０４－０２８３－０５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－１９３５．２０１９．０４．００９
网状多孔陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、高强度、比表 面积大和抗热震性优异等特点，广泛应用于熔融金属 过滤、催化剂载体、石油化工、污水处理和生物医药等 领域［１－３］。目前，网状多孔陶瓷的制备方法主要有添 加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、颗粒堆积法、发泡法和 溶胶 －凝胶法等［４］。其中，有机泡沫浸渍法因其工艺 简单、操作方便、生产成本低廉，并且所制备的试样具 有优异的理化性能而被国内外学者所关注。它是将 聚氨酯海绵浸入陶瓷浆料中，经辊压或者离心将多余 的浆料去除，再通过干燥、煅烧等工艺制备具有三维 网状多孔结构的陶瓷［５］。陶瓷浆料的流变性、触变性 以及固含量等因素关系到聚氨酯海绵在浆料中的浸 渍效果，并对网状多孔陶瓷的力学性能和显微结构具 有显著影响。因此，研制具有良好的流动性和触变性 的陶瓷浆 料 是 制 备 网 状 多 孔 陶 瓷 至 关 重 要 的 一 环。 于芳等［６］选用氧化铝和氧化锆为主要原料，研究了不 同固含量条件下分散剂加入量对悬浮体流变性能和 网状泡沫陶瓷性能的影响。另外，有学者通过改变制 备工艺以提 升 网 状 多 孔 陶 瓷 的 力 学 性 能［７－８］。Ｖｏｇｔ 等［９］研究了二次真空浸渍工艺对泡沫陶瓷力学性能
氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究
氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究氧化铝多孔陶瓷的制备及性能研究摘要：氧化铝多孔陶瓷因其优良的化学稳定性、高温强度和机械性能被广泛应用于电子、石油、化工等领域。
本文基于氧化铝多孔陶瓷的制备方法和性能研究，综述了其制备工艺、表征方法以及性能研究的结果。
1. 引言氧化铝多孔陶瓷是由高纯度氧化铝粉末经过压制、烧结等工艺制备而成的一种陶瓷材料。
其孔隙结构使其具有较大的比表面积和孔隙率，从而使其具备了优异的吸附性能和渗透性能。
氧化铝多孔陶瓷被广泛应用于催化、过滤、电子以及化工等领域。
2. 制备方法氧化铝多孔陶瓷的制备方法包括模板法、发泡法、溶胶-凝胶法等。
模板法主要通过使用模板材料，在烧结过程中得到孔隙结构；发泡法则采用制泡剂，在高温下产生气泡形成多孔结构；溶胶-凝胶法则通过溶胶的凝胶过程形成多孔陶瓷。
其中，模板法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较大的孔隙直径和均匀的孔隙分布，具有较好的热稳定性；发泡法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较小的孔隙直径和较大的孔隙率，具有较好的过滤性能；溶胶-凝胶法制备的氧化铝多孔陶瓷具有较高的比表面积和孔隙率，具有较好的吸附性能。
3. 表征方法氧化铝多孔陶瓷的性能主要通过其孔隙结构、比表面积等参数进行表征。
通常采用扫描电子显微镜（SEM）、比表面积分析仪、压汞法等方法对其进行表征。
SEM能够直观地观察到其孔隙结构形貌，并且可以进行孔径分布的分析；比表面积分析仪则能够测量其比表面积，通过比表面积与孔隙率的关系推导出其孔隙结构参数；压汞法则能够通过测量其对气体的吸附能力来计算出其孔隙分布和孔径大小。
4. 性能研究氧化铝多孔陶瓷的性能研究主要包括孔隙结构对吸附和过滤性能的影响，以及化学稳定性、机械性能等方面的研究。
孔隙结构对吸附和过滤性能的影响可以通过调节制备方法来实现，如改变模板材料、制泡剂的种类和用量等；化学稳定性的研究可以通过浸泡在不同溶液中来验证其抗化学侵蚀性能，并通过SEM等表征手段来观察其表面形貌的变化；机械性能的研究可以通过测量其抗压强度、硬度等参数来评估。
有机泡沫浸渍法氧化铝多孔陶瓷制备研究
有机泡沫浸渍法氧化铝多孔陶瓷制备研究康永;张庆【摘要】有机泡沫浸渍法是当前制备多孔陶瓷最为常见的一种工艺,因其可以制备出气孔分布均匀、气孔率超高、贯通且结构为三维立体网络状的多孔陶瓷.本文研究了添加不同种类以及不同含量的分散剂对α-A12O3在悬浮液中稳定性的影响,结果表明当固含量为5 wt%时,选用阿拉伯树胶分散剂、且添加量为0.8 wt%时,α-Al2O3悬浮液的稳定性最佳.为了有效降低氧化铝陶瓷的烧结温度,通过实验研究选择的助烧剂质量比为2:1的SiO2/CuO,添加量为3wt%.使用气孔率分别为75%、80%、95%的有机泡沫模板,在固含量选取为30 wt%的悬浮液中浸渍后干燥,最后在1200℃烧结2 h,分别制备得到了气孔率为65%、72%、93%的多孔氧化锅陶瓷.【期刊名称】《佛山陶瓷》【年(卷),期】2016(026)011【总页数】5页(P45-49)【关键词】悬浮液稳定性;有机泡沫浸渍法;多孔氧化铝陶瓷;助烧剂【作者】康永;张庆【作者单位】陕西金泰氯碱化工有限公司,榆林718100;陕西金泰氯碱化工有限公司,榆林718100【正文语种】中文多孔氧化铝陶瓷具有热导率低、介电常数低、比表面积大、硬度高、耐磨损、耐高温、抗腐蚀等优良性能，引起了全球材料学界的高度重视，并得到了较快发展，每年这方面的专利都有十几篇，并且有逐年增长的趋势[1]。
其应用遍及环保、能源、化工、生物等多个领域，在国民经济发展中起到了重要的作用。
另外，制备多孔氧化铝陶瓷原料来源广泛、价格低廉、生产工艺简单、具有较高的性价比以及很大的商业价值。
多孔氧化铝陶瓷现已广泛应用于净化分离“固定化酶载体”吸声减震和传感器材料等众多领域，在航天航空、能源、石油等领域中也具有十分广阔的应用前景[2]。
因此，多孔氧化铝陶瓷引起了材料科学界的极大兴趣，成为一个非常活跃的研究领域，每年在这方面都有大量的论文和专利发表，世界上不少国家，尤其是美、日、德等国都非常重视，并投入了大量人力物力进行研究开发[3]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究【毕业论文,绝对精品】氧化铝多孔陶瓷的制备和性能研究摘要:综合论述了国内外多孔氧化铝陶瓷的制备方法及性能的研究进展并对目前存在的问题及将来的研究方向进行了展望。
关键词:氧化铝多孔陶瓷、制备、展望一、引文: 多孔氧化铝陶瓷是指以氧化铝为骨料通过在材料成形与高温烧结过程中内部形成大量彼此相通或闭合的微孔或孔洞。
较高的孔隙率的特性使其对液体和气体介质具有有选择的透过性较低的热传导性能再加上陶瓷材料固有的耐高温、抗腐蚀、高的化学稳定性的特点使其在气体和液体过滤、净化分离、化工催化载体、生物植入材料、吸声减震和传感器材料等众多领域有着广泛的应用前景。
多孔氧化铝陶瓷上述优异的性能和低廉的制造成本引起了科学界的高度关注。
笔者就目前国内外多孔氧化铝陶瓷的制备方法、性能的研究进展进行综述。
二、氧化铝晶体的结构氧化铝，属离子晶体，成键为共价键，熔点为 2050?，沸点为 3000?，真密度为 3.6g/cm。
它的流动性好，难溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中。
它是铝电解生产的中的主要原料。
有四种同素异构体β,氧化铝δ, 氧化铝γ,氧化铝α,氧化铝，主要有α型和γ型两种变体，工业上可从铝土矿中提取。
Al2O外观白色晶状粉名称氧化铝刚玉白玉红宝石蓝宝石刚玉粉corundum 化学式末或固体。
氧化铝和酸碱都能反应，所以此材料不易接近酸碱会腐蚀。
三、氧化铝多孔陶瓷的特性多孔陶瓷是以气孔为主相的一类陶瓷材料是由各种颗粒与结合剂组成的坯料经过成型、烧成等工艺制得的调节各种颗粒料之间的矿物组成、颗粒级配比和坯料的烧成温度多孔陶瓷可具有不同的物理和化学特性，多孔陶瓷材料孔道分布较均匀便于成型及烧结具化学稳定性好质轻耐热性好比表面积大良好的抗热冲击性质等特性。
由于多孔陶瓷所具有的很多优良特性现代科学技术的进一步发展新型多孔陶瓷材料受到人们的关注现已广泛应用与国民生产的诸多领域如保温隔热材料、过滤器材料、催化剂载体、吸音、隐身材料等而其节能及过滤等方面的研究与开发都使得多孔陶瓷作为环保型绿色材料有着广阔的应用前景。
2O3 多孔陶瓷的特点是造价低机械强度高绝缘度高耐高温耐高压 Al等特点。
其产品可用于电子电器热工仪表石油化工等领域。
四、氧化铝多孔陶瓷的制备多孔氧化铝陶瓷的制备方法多孔氧化铝陶瓷的制备工艺主要包括孔结构的形成坯体的成形和坯体的烧结 3 个方面。
关于孔结构形成的方法既有传统的通过机械挤出成孔法、颗粒堆积形成气孔法、添加造孔剂成孔法、发泡工艺成孔法、有机泡沫浸渍成孔法1也有新型的铝板阳极氧化法、溶胶-凝胶法等。
关于坯体成形工艺主要有模压成形法2、凝胶注模成形法、固体粒子烧结法、挤压成形法等。
如何得到高的气孔率且能较好地控制孔径及其分布、形状、三维排列等则需要选择合适的方法和工艺。
下面介绍几种氧化铝多孔陶瓷常用的制备方法。
(1) 造孔剂成孔凝胶注模法高温烧结法造孔剂成孔法是将一定量的造孔剂添加到陶瓷坯料中造孔剂在坯体中会占据一定的空间经过低温烧结后造孔剂离开基体形成气孔得到多孔陶瓷。
造孔剂的种类分为有无机和有机两大类。
无机造孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等高温可分解的盐类以及煤粉、碳粉等?谢炜准林饕翘烊幌宋 ?叻肿?a name=baidusnap2>聚合物和有机酸等如淀粉、尼龙纤维等。
目前应用较多的是加入有机造孔剂且效果较好。
由于造孔剂颗粒的大小及形状决定最终成孔的大小和形状且造孔剂添加量决定了最终的气孔率所以选择合适的造孔剂是制备多孔陶瓷的关键问题。
凝胶注模成形法利用料浆内部或少量添加剂的化学反应作用使陶瓷料浆原位凝固形成坯体获得具有良好微观均匀性和较高密度的素坯从而显著提高材料的可靠性。
目前应用造孔剂成孔凝胶注模法高温烧结法制备多孔陶瓷是比较普遍的方法且制得的多孔陶瓷孔结构好力学性能相对来讲也较理想。
邵庄等采用凝胶注模和加造孔剂的工艺用甲基丙烯酸—羟乙酯HEMA取代丙烯酰胺AM作为单体用十二烷基硫酸钠作为造孔剂将样品于 1 600?下保温 2 h 烧结成功制备出了气孔率为 80的、结构均匀的氧化铝多孔陶瓷。
(2) 发泡工艺成孔凝胶注模成形高温烧结法发泡工艺成孔是将有机化学物质如长链的表面活性剂生物大分子如蛋白质8或无机化学物质如碳酸氢铵、碳酸钙、十二烷基磺酸钠等添加到陶瓷组分中经处理形成挥发性气体产生的泡沫经干燥和烧成制得多孔陶瓷。
此工艺的优点是易于控制制品的形状、成分和密度且可制备各种孔径大小和形状的多孔陶瓷尤其特别适用于生产闭气孔的陶瓷制品。
关于有机的发泡剂目前存在如下问题:?采用传的长链的表面活性剂发泡制备泡沫的稳定性较差?在气液界面的吸附能较低容易脱附所以在表面张力的作用下气泡容易出现长大排水和塌陷等现象泡沫结构迅速变化会给后续陶瓷成形工艺带来不便。
杨金龙等采用短链两亲分子戊酸修饰氧化铝颗粒使其具有部分的疏水性在机械搅拌的作用下制备出稳定的泡沫浆料并结合凝胶注模成形技术经高温烧结成功制备了高气孔率、高强度的氧化铝泡沫陶瓷。
(3) 有机泡沫浸渍成孔凝胶注模成形高温烧结法有机泡沫浸渍成孔法是将制备好的料浆均匀地涂覆在具有开孔的三维网状骨架的有机泡沫网状体上低温干燥后烧掉有机泡沫体而获得一种网眼多孔陶瓷。
此方法首先要考虑孔的形状和大小同时还要求泡沫要有一定的亲水性和足够的回弹性。
另外还需要考虑泡沫的气化温度要求低于陶瓷的烧结温度所以关键问题是有机泡沫的选择。
李飞舟等以 PAA-NH4 与阿拉伯树胶为分散剂采用有机泡沫浸渍和凝胶注模工艺制备了不同气孔率的氧化铝陶瓷。
探讨了工艺参数对坯体的干燥和烧结状况的影响以及有机泡沫的压缩比对多孔陶瓷的气孔率的影响。
(4) 溶胶-凝胶法高温烧结法溶胶-凝胶法主要是利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理、热处理等过程中留下小气孔形成可控的多孔结构。
主要用来制备微孔陶瓷材料特别是微孔陶瓷薄膜。
薛明俊等用Sol-Gel 法制备氧化铝多孔陶瓷。
AKritikaki 等研究了分别将纳米粉以γ-Al2O3 粉末和水铝石溶胶两种形式加入微米尺寸的氧化铝粉末中其弯曲强度和气孔率都得到一定的提高以溶胶形式成形的多孔氧化铝陶瓷的弯曲强度提高更明显。
(5) 阳极氧化法阳极氧化法是用电化学技术在铝的表面原位生长制备多孔氧化铝膜的一种方法。
通过阳极氧化制备的氧化铝膜是多孔状的、具有六角柱状膜孔结构的膜。
刘东阳等采用阳极氧化法制备多孔氧化铝陶瓷膜研究了电流密度、氧化时间和电解液对铝表面原位生长多孔氧化铝膜的影响。
当电流密度增大时电解液对膜层的浸蚀溶解程度加重电解液进入氧化膜内会导致孔洞的产生在较小的电流密度下膜层中基本无孔洞产生。
随氧化时间延长则会使膜层中本已存在的孔洞尺寸进一步增大进而孔洞数量下降。
(6) 造孔剂成孔挤压成形高温烧结法此方法是通过加入造孔剂成孔再加入一定量的粘结剂和烧结促进剂然后将浆料混合练混挤出成形。
成形后的坯体在低温下除去粘结剂然后高温烧结制得氧化铝多孔陶瓷。
整个工艺中核心工序是挤出成形其中成形模具又是挤出成形的核心技术。
漆虹等以 Al2O3 为骨料添加一定数量的烧结促进剂通过挤出成形在介于 11001400?的温度下烧成制备出管式多孔陶瓷支撑体。
ToshihiroIsobe 等研究组以聚酸乙烯酯、碳纤维、尼龙 66 纤维为造孔剂加入粘接剂和烧结促进剂通过挤压成形的方法成功制得了具有较好地定向排列的两种尺寸的多孔陶瓷。
其中采用尼龙 66 纤维为造孔剂在 600?除去粘结剂于1 500?烧结 2h制得了定向排列的微孔尺寸分别为16μm 和46μm的多孔陶瓷。
(7) 新型方法上述介绍的方法为制备多孔陶瓷的较普遍采用的方法。
各种方法都有其自身的优点但也有不足之处。
如采用发泡工艺成孔时?谝欢ǖ奈露壬战崾笨扇嘉镌谌忌蘸蠡崃粝麓罅康幕曳智医峁共痪炔捎迷炜准凉ひ粘煽资庇捎诖蠖嗍炜准恋姆纸馕露然蛉忌瘴露冉系偷北环纸饣蛏粘蟛糠制谆崴孀盼露鹊纳叨獗栈蛳А,孀叛芯康纳钊胍恍?滦偷闹票阜椒ㄏ嗉逃肯帧,?模板法、定向冷冻浇注法、两种方法结合法等。
于景媛等将等直径的发泡聚苯乙烯EPS小球排列成有序的模板通过在模板内离心成形制备孔径均匀的多孔氧化铝陶瓷程晓农等利用 Al2O3 和木屑混料分别采用直接烧结和分步炭化烧结的方法制备了一种具有木材管胞组织结构的多孔 Al2O3 陶瓷20。
Byung-HoYoon 等采用了定向冷冻浇注法制备了多孔氧化铝陶瓷首先在-3?时制备浆料之后 35?热处理 24 h最后在 1 600?煅烧 3 h。
Ding Xiangjin 等采用溶胶-凝胶工艺与发泡法相结合的方法制备了具有平行通道的多孔氧化铝陶瓷并分别在800?、1 000?、1 200?下烧结结果表明:制品的体积收缩?时所得的孔结构不仅具率和压缩强度随着温度的升高而增大。
当烧结温度为1200有平行通道同时还具有双孔结构。
如下两种氧化铝多孔陶瓷的制备和特性:1、粉煤灰-氧化铝多孔陶瓷 (1)粉煤灰中的 SiO2 与所加的 Al2O3 之间在高温下可以发生固相反应2SiO23Al2O3?2SiO23Al2O3，而生成莫来石晶相，有利于提高复合陶瓷的强度。
但过量的氧化铝掺量并不利于莫来石的生成。
当粉煤灰与氧化铝的质量?0.9，1250?烧结时可得到强度较高的复合陶瓷。
(2)末掺加造孔剂的比约为1粉煤灰-氧化铝陶瓷具有 28.4的孔隙率。
利用粉煤灰和氧化铝及一定量的造孔剂可制备出抗压强度 17.3MPa,30.2MPa、显孔隙率30,48、孔径为2,12μm 的微米级的多孔陶瓷。
(3)选用 10的淀粉与木粉混合作为造孔剂为时，所得多孔陶瓷具有抗压强度 20MPa 左右、气孔率 45左右，气径大小为2,5μm 且孔隙分布均匀的优越性能。
2、凝胶注模制备氧化铝陶瓷采用凝胶注模结合发泡法制备了氧化铝多孔陶瓷。
借助 NDJ-1 型旋转式粘度计、压汞仪、SEM 等表征方法研究了固相含量、pH 值对浆料粘度的影响、在以及多孔氧化铝陶瓷的孔径分布和断口形貌。
1650?下烧成制备出了体积密度在 1. 321. 82 g/cm3、气孔率在 5467、耐压强度在 19. 742. 9 MPa之间的多孔氧化铝陶瓷。
凝胶注模结合发泡法可以制备出性能优异的氧化铝多孔陶瓷。
由于多孔氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度大、耐磨性、耐侵蚀、热导率低、化学稳定性好等优良性能被广泛应用于熔融金属过滤、热气体过滤、微孔膜、传感器、隔膜材料和固定化酶载体以及保温隔热等。
多孔氧化铝陶瓷的主要制备方法有:氧化铝空心球烧结法其工艺简单、成本低但是气孔率较低强度偏低。
添加造孔剂法此种工艺简单、可制得形状复杂及各种气孔结构制品但是气孔分布均匀性差、气孔率低溶胶凝胶工艺此工艺适于制备微孔陶瓷及薄膜材料、气孔分布均匀而缺点是工艺条件不易控制生产率低且不易得到大的块体多孔陶瓷发泡工艺此工艺产品气孔率大、强度较高、适于制备闭气孔材料缺点是对原料要求高工艺条件不易控制有机泡沫浸渍工艺其工艺简单、成本高、能制备高气孔率制品并且强度较高而不足之处是不能制备小孔径闭气孔制品、制品形状受限制、成分密度不易控制借助凝胶注模新工艺制备氧化铝多孔陶瓷主要有两种途径。