凝胶注模成型制备多孔SiO2陶瓷

论文摘要

本文以粉煤灰中提取的含Na+纳米无定形SiO2为原料,采用凝胶注模法制备了多孔二氧化硅陶瓷。结果表明,采用单纯凝胶注模法,单一无定形SiO2原料制备出了气孔率约为40%的多孔陶瓷材料,气孔率随烧成温度下降,收缩率随烧成温度增加,在1200℃烧成的样品抗弯强度达到最大值,但气孔结构不均匀、材料烧成收缩过大且力学性能较差。此外,与单一无定形SiO2原料制备的样品相比,将莫来石纤维引入原料组成后,观察得到随着莫来石纤维添加量的增加,样品的气孔率增加、收缩率减小;当烧成温度在1100℃以下时,材料的力学性能获得了一定的提高。将熔融石英引入原料组成后,观察得到随着熔融石英添加量的增加,样品的气孔率增加、收缩率减小;通过熔融石英的骨架作用,提高了材料微观结构的均匀性和高温使用性,同时也使材料的力学性能有所改善。最后在单纯胶注模法制备多孔二氧化硅陶瓷的基础上,采用蛋清辅助发泡法制备了气孔率高达75%以上的多孔SiO2材料。结果表明,采用单一无定形SiO2原料,当蛋清含量达到20vol%时发泡效果最好,1300℃烧成后样品抗压强度为0.58MPa;掺入40wt%熔融石英使样品孔径增大至原来的两倍,微观结构均匀,样品强度有所提高;然而莫来石纤维将会导致样品孔结构的破坏,不适用于对蛋清辅助发泡样品性能的改善。对蛋清辅助发泡样品性能的改善还需进一步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 多孔陶瓷的发展和应用
• 2.1.1 多孔陶瓷的发展
• 2.1.2 多孔陶瓷的制备
• 2.1.3 多孔陶瓷的应用
• 2材料概述'>2.2 Si0₂材料概述
• 2系统'>2.2.1 Si0₂系统
• 2材料的应用'>2.2.2 Si0₂材料的应用
• 2'>2.2.3 粉煤灰中提取的Si0₂
• 2.3 凝胶注模工艺
• 2.3.1 凝胶注模工艺原理
• 2.3.2 凝胶注模工艺特点
• 2.3.3 凝胶注模成型工艺在陶瓷制备方面的应用
• 2.4 课题研究的意义
• 2.5 本文的研究内容
• 第三章 实验设计与实验方案
• 3.1 实验原料及设备
• 3.2 实验设计
• 3.3 实验工艺
• 3.3.1 预混液的制备
• 3.3.2 料浆的制备
• 3.3.3 样品成型固化
• 3.3.4 样品的烧成
• 3.4 工艺流程
• 3.5 性能测试及仪器设备
• 3.5.1 DSC/TG分析
• 3.5.2 物相分析
• 3.5.3 形貌分析
• 3.5.4 收缩率及气孔率的测定
• 3.5.5 强度的测定
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 工艺参数的确定
• 4.1.1 浆料的配比
• 4.1.2 烧结制度的确立
• 2制备多孔二氧化硅陶瓷及表征'>4.2 单一无定形Si0₂制备多孔二氧化硅陶瓷及表征
• 4.2.1 物相分析
• 4.2.2 形貌分析
• 4.2.3 气孔率及收缩率
• 4.2.4 力学性能
• 4.2.5 小结
• 2陶瓷性能的影响及表征'>4.3 莫来石纤维对多孔Si0₂陶瓷性能的影响及表征
• 4.3.1 物相分析
• 4.3.2 形貌分析
• 4.3.3 收缩率和气孔率
• 4.3.4 力学性能
• 4.3.5 小结
• 2陶瓷性能的影响及表征'>4.4 熔融石英对多孔Si0₂陶瓷性能的影响及表征
• 4.4.1 物相分析
• 4.4.2 形貌分析
• 4.4.3 收缩率和气孔率
• 4.4.4 力学性能
• 4.4.5 小结
• 2陶瓷及其表征'>4.5 蛋清辅助发泡制备高气孔率Si0₂陶瓷及其表征
• 4.5.1 制备方法
• 4.5.2 物相分析
• 4.5.3 形貌分析
• 4.5.4 气孔率与力学性能
• 2的影响'>4.5.5 莫来石纤维对蛋清辅助发泡多孔Si0₂的影响
• 2的影响'>4.5.6 熔融石英对蛋清辅助发泡多孔Si0₂的影响
• 4.5.7 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢