氧化鋁基蜂窩陶瓷蓄熱體的制備及其性能研究.pdf

1、以a-Al<,2>O<,3>微粉料為主原料,采用粘土、羧甲基纖維素(CMC)等有機(jī)-無機(jī)復(fù)合增塑劑,加入桐油等作為潤滑劑,采用擠出成型法制備剮玉質(zhì)高溫型蜂窩陶瓷蓄熱體.用塑性測試儀測定了增塑劑等對泥料可塑性指標(biāo)的影響;解決了瘠性料難以擠塑成型的技術(shù)難題.在制備過程中,引入MgO等礦化劑來降低氧化鋁的燒結(jié)溫度,促進(jìn)氧化鋁陶瓷的燒結(jié),調(diào)整材料的礦物組成,控制材料的顯微結(jié)構(gòu),優(yōu)化材料的熱學(xué)性能和力學(xué)性能等,使其能夠應(yīng)用于高溫蓄熱燃燒領(lǐng)域.實(shí)驗(yàn)

2、發(fā)現(xiàn),泥料的含水量應(yīng)該保持在10％~20%的范圍內(nèi),復(fù)合增塑劑含量保持在3~7%為宜.MgO等礦化劑的引入能夠有效的促進(jìn)Al<,2>O<,3>陶瓷的燒結(jié),使其能夠在1450℃保溫1小時(shí)的條件下發(fā)生燒結(jié).通過XRD、SEM(帶能譜分析)等測試手段測試樣品的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu);結(jié)果表明,引入MgO等礦化劑后,材料在燒結(jié)過程中主要形成第二相和一定量的低共溶相填充在Al<,2>O<,3>晶粒之間,籍此可以有效控制材料的顯微結(jié)構(gòu).用示差法、阿基米

3、德法、三點(diǎn)彎曲法等方法測試出材料的熱膨脹系數(shù)、密度、吸水率、氣孔率、強(qiáng)度等.材料的熱膨脹系數(shù)可降低到62.5×10<'-7>℃<'-1>以下,孔壁密度大于2.40 g/cm<'3>,吸水率保持在9~16%,顯氣孔率小于38%,抗折強(qiáng)度則大于40MPa,用TC700OH激光熱常數(shù)測試儀測定了材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱,導(dǎo)熱系數(shù)為1.015×10<'1>W/(m·K)(18℃)和5.802×10<'0>W/(m·K)(1300℃),比熱為8.83

4、6×10<'-1>J/(g·K)(18℃)和1.960×10<'0>J/(g·K)(1300℃),用三角耐火錐測溫法測定了材料的耐火度,其值大于1790℃,采用模擬實(shí)際工況的方法對材料的抗熱震性進(jìn)行了測試,在1100℃~10℃的冷水交替循環(huán)下抗熱沖擊次數(shù)大于40次.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)外加劑含量較少時(shí),樣品的燒結(jié)程度低,強(qiáng)度不理想,抗熱震性能不好.外加劑含量過多則生成過多的液相,使樣品的氣孔率大大減小,減少了材料在熱沖擊過程中的結(jié)構(gòu)調(diào)整空間,從

5、而降低了材料的抗熱震性能.SiC的引入,不但能夠與Al<,2>O<,3>發(fā)生反應(yīng)生成液相組分和第二相,并且能夠誘導(dǎo)Al<,2>O<,3>晶粒長成片狀,大大增強(qiáng)晶粒間的結(jié)合強(qiáng)度,剩余的SiC還可以起到顆粒彌散增強(qiáng)的作用,從而有效的提高了Al<,2>O<,3>陶瓷材料的強(qiáng)度.引入SiC的樣品在燒結(jié)過程中,首先在樣品的表面產(chǎn)生SiC與O<,2>及Al<,2>O<,3>的反應(yīng),形成一層致密的保護(hù)層,阻礙O<,2>進(jìn)入材料內(nèi)部,在材料的內(nèi)部留下較