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《含先驅(qū)體原料低溫?zé)蓅ic多孔陶瓷的分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1頁(yè)l緒論1．1多孔陶瓷1．1．1多孔陶瓷的定義和分類多孔陶瓷是陶瓷的一個(gè)重要類別，其發(fā)展始于十九世紀(jì)七十年代，存在多種定義，但比較簡(jiǎn)單而且廣泛的說法是：多孔陶瓷是一種含有較多孔，并且是利用其孔結(jié)構(gòu)所具有的功能的一類無(wú)機(jī)非金屬材料?。目前多孔陶瓷無(wú)統(tǒng)一分類，可以按照孔徑大小、孔隙形貌及骨料不同等進(jìn)行分類。按照多孔陶瓷材料孔隙形貌的不同，可分為兩類：蜂窩陶瓷材料和泡沫陶瓷材料【2’3】。前者的孔隙形成二維排列，后者則由中空多面體(孔隙)作三維排列。泡沫陶瓷材料還可進(jìn)一步細(xì)分為開-TL(或網(wǎng)狀)陶瓷材料以及閉孔陶瓷材料．根據(jù)國(guó)際純
2、粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry，IUPAC)的定義，多孔材料按孔徑大小可分為【4l：微孔(micropore，孔徑≤2nm)、中孔(mesopore，孔徑在2-50nm之間)和大孔(macropore，孔徑>50nm)材料。根據(jù)所用骨料不同，可分為表1．1中六種材質(zhì)的多孔陶瓷【‘．5】。表1—1多孔陶瓷按骨料不同的分類Tab．1—1CIassifyofporousceramiCbyaggregatespecies納米多孔(Nanoporous)材料是多孔材料的重要組成部分【61，它是
3、指具有顯著表面效應(yīng)、孔徑介于1～100nm、具有高孔隙率和比表面積的多孔固體西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2頁(yè)材料，包括部分微孔材料和全部介孔材料。表卜2幾種常用的子L結(jié)構(gòu)測(cè)試方法Tab．1—2Testingmethodsofporestructure1．1．2多孑L陶瓷性能及其測(cè)試1．1．2．1多孔陶瓷孔結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)多孔陶瓷最基本的參量是直接表達(dá)其孔隙性狀的指標(biāo)，如孔隙率、孔徑、西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3頁(yè)孔徑分布、比表面積等，其中孔隙率(又稱氣孔率)指標(biāo)是這些基本參量中的主要指標(biāo)。多孔陶瓷的孔隙率，是指多孔陶瓷中孔隙所占體積與多孔陶瓷總體積之
4、比，一般以百分?jǐn)?shù)來表示。該指標(biāo)是多孔陶瓷最重要的基本參量，是決定多孔材料導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性能、聲學(xué)性能、抗拉強(qiáng)度等物理、力學(xué)性能的關(guān)鍵因素【_7’8】。多孔陶瓷孔隙性狀有多種檢驗(yàn)測(cè)試手段，包括物理、光學(xué)等方法(表1．2)。1．1．2．2多子L陶瓷的力學(xué)性能在脆性固體中，孔隙的存在會(huì)顯著影響材料的力學(xué)性能?？紫堵适怯绊懱沾刹牧蠌?qiáng)度的主要因素之一，孔隙的存在會(huì)降低材料的彈性模量，使強(qiáng)度降低。一方面孔隙降低了載荷作用的橫截面積，孔隙附近是材料中應(yīng)力集中的區(qū)域；另一方面，孔隙又可能誘發(fā)微裂紋。有關(guān)材料的強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系式有很多，目前應(yīng)用較多的是[9,to】：仃
5、---O-oe一助式中仃、Or0分別為孔隙率為P和零時(shí)的強(qiáng)度，b為常數(shù)范圍在4～7之間，P代表材料的孔隙率，從上式可以得出，孔隙率降低陶瓷強(qiáng)度增大。因此孔隙的存在常被視為有害的因素。但是很多情況下必須用到陶瓷中的孔結(jié)構(gòu)，如，過濾材料，催化劑載體，耐火保溫材料等，這些材料也要求具有一定的機(jī)械力學(xué)可靠性，因此對(duì)多孔陶瓷的力學(xué)性能進(jìn)行研究也是其制備過程中的關(guān)鍵問題。這些力學(xué)性能包括彈性行為、斷裂韌性、抗壓強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、塑性形變。1．1．3．3多孔陶瓷的熱學(xué)性能材料的熱學(xué)性能決定著材料在高溫條件下的應(yīng)用。很多多孔陶瓷用于高溫場(chǎng)合，如汽車尾氣的催化劑載體材料需要承受
6、發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫?zé)煔飧哌_(dá)1000℃，其他多孔陶瓷材料如熔融金屬過濾器、高溫氣體凈化器、熱交換器等均用于高溫條件下。因此對(duì)于研究和了解多孔陶瓷的高溫性能很有意義，如動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能、高溫蠕變、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、抗熱震性能。1．1．3．4多孔陶瓷的光學(xué)性能發(fā)光材料是多孔陶瓷材料應(yīng)用的一個(gè)重要方面，如長(zhǎng)余輝光致發(fā)光多孔陶瓷材料、多孔硅發(fā)光材料和多孔氧化鋁發(fā)光材料。西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第4頁(yè)1．1．3多孔陶瓷成型技術(shù)普通陶瓷的成型方法很多，可以分為干法和濕法，多孔陶瓷的成型則主要有模壓成型、擠出成型、等靜壓成型、軋制成型、注射成型和澆注成型等?小】，各種
7、成型方法存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)(表1．3)。表1—3多孔陶瓷成型方法比較Tab．1—3ComparisonofshapingmethodsofpoI’OUSceramiCS1．1．4多孔陶瓷的制備1．1．4．1添加造孑L劑法添加造孔劑法是指在原料中添加造孔劑，利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間，然后在升溫或燒結(jié)過程中，使造孔劑燃盡或揮發(fā)而在陶瓷體中留下孔隙來制備多孔陶瓷【161。在普通陶瓷工藝中，調(diào)整燒結(jié)溫度和時(shí)間可以控制西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第5頁(yè)燒結(jié)制品的孔隙率和強(qiáng)度，但對(duì)于多孔陶瓷，燒結(jié)溫度太高會(huì)使部分氣孔封閉或消失，燒結(jié)溫度太低則制品強(qiáng)度低。采用添加
8、造孔劑的方法則可避免這種缺點(diǎn)，使燒結(jié)制品既具有高的孔
