[發(fā)明專利]一種高強度多孔陶瓷的制備方法及其制得的產(chǎn)品有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111111119.2 | 申請日： | 2021-09-23 |
| 公開（公告）號： | CN113698226B | 公開（公告）日： | 2023-05-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 郎瑩;戴昕;汪長安 | 申請（專利權(quán)）人： | 景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué) |
| 主分類號： | C04B38/06 | 分類號： | C04B38/06;C04B35/80;C04B35/10;C04B35/622 |
| 代理公司： | 廣州廣信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44261 | 代理人： | 李玉峰 |
| 地址： | 333403 江西省*** | 國省代碼： | 江西;36 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 強度 多孔 陶瓷 制備 方法 及其 產(chǎn)品 | ||
本發(fā)明公開了一種高強度多孔陶瓷的制備方法，首先配制具有高含量氧化鋁纖維的漿料，然后采用凝膠注模工藝，經(jīng)注模、固化成型、脫模、燒結(jié)，制得高強度多孔陶瓷。此外，還公開了利用上述高強度多孔陶瓷的制備方法制得的產(chǎn)品。本發(fā)明以高含量的氧化鋁纖維為主體，不僅有效提高了強度，而且其力學(xué)性能與傳統(tǒng)的低纖維含量的多孔陶瓷具有很大的差別，在同樣壓力下變形更大(彈性模量較低)，斷裂時具有應(yīng)力平臺(具有更好的韌性)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及多孔陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強度多孔陶瓷的制備方法及其制得的產(chǎn)品。
背景技術(shù)
多孔陶瓷材料因其具有高比表面積、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐高溫等特性，廣泛應(yīng)用于熱阻材料、過濾分離材料等領(lǐng)域。然而因引入氣孔，導(dǎo)致其在受到外加壓力時，斷裂過程極其多變。因此，研究多孔陶瓷材料在壓縮強度測試中的斷裂過程非常有必要。
壓縮強度測試是測量材料力學(xué)性能的重要方法，它是通過將樣品置于平行的兩個壓縮面中，一端固定，一端勻速向下移動，使樣品最終破裂。在所得應(yīng)力-應(yīng)變曲線中，發(fā)生顯著變形的應(yīng)力(多數(shù)情況下是最大應(yīng)力)被認為是材料所能承受的最大應(yīng)力，此應(yīng)力除以材料的截面積，就是材料的壓縮強度。
現(xiàn)在公認的致密陶瓷(低氣孔率)的力學(xué)強度與其內(nèi)微裂紋有關(guān)，認為陶瓷材料的斷裂是從材料內(nèi)部微孔的斷裂開始，然后經(jīng)過微裂紋擴展，使材料最后完全破壞。陶瓷材料為脆性材料，微裂紋的擴展過程往往被認為是急速進行的，因此，致密陶瓷的力學(xué)性能與其內(nèi)部微裂紋的結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。認為材料的強度符合Griffith強度公式：
對于氣孔率極高的網(wǎng)眼狀泡沫多孔陶瓷，有很多數(shù)學(xué)模型對其進行了模擬分析，并推導(dǎo)了其斷裂過程和材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線，與實驗結(jié)果有很好的對應(yīng)關(guān)系。
纖維可以連接陶瓷材料的斷裂裂紋，從而起到增強陶瓷的效果。但過高的纖維含量所占用的大空間會使樣品的制備中纖維不容易均勻分散，而且纖維之間架構(gòu)的大孔洞也會使樣品的強度下降，因此現(xiàn)有的纖維增強一般纖維的用量都在15％以下。目前，對于如何提高纖維的用量、以及由此對陶瓷材料性能所帶來變化的研究還比較少。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強度多孔陶瓷的制備方法，通過以高含量的氧化鋁纖維為主體，制備得到高強度的多孔陶瓷材料。本發(fā)明的另一目的在于提供利用上述高強度多孔陶瓷的制備方法制得的產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
本發(fā)明提供的一種高強度多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
(1)高纖維含量漿料的配制
按照質(zhì)量比叔丁醇∶丙烯酰胺∶N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺＝80～90∶10～15∶0.5～1進行混合，得到預(yù)混液；然后每68g預(yù)混液中加入由氧化鋁粉體和氧化鋁纖維組成的氧化鋁材料50～60g，經(jīng)球磨混合得到高纖維含量漿料；其中，所述氧化鋁纖維采用分批加入的方式加入，其用量在氧化鋁材料中≥15vol％；
(2)高強度多孔陶瓷的制備
所述高纖維含量漿料經(jīng)過真空除泡處理后，加入催化劑過硫酸銨溶液和引發(fā)劑四甲基乙二胺溶液進行混合，而得到混合漿料；所述混合漿料經(jīng)注模、固化成型、脫模后得到的坯體，首先在400～600℃溫度下除去有機物，然后在1400～1550℃溫度下燒結(jié)，即制得高強度多孔陶瓷。
進一步地，本發(fā)明所述步驟(2)中過硫酸銨溶液和四甲基乙二胺溶液的濃度為40％，其用量為所述高纖維含量漿料的1～3wt％，按照質(zhì)量比過硫酸銨溶液∶四甲基乙二胺溶液＝1∶1。
本發(fā)明的另一目的通過一下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
本發(fā)明提供的利用上述高強度多孔陶瓷的制備方法制得的產(chǎn)品，其壓縮強度為5～70MPa、氣孔率為50～75％。
本發(fā)明具有以下有益效果：
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