多孔陶瓷ppt课件

1、 1 简简 介介2 多孔陶瓷的特性以及孔隙形成多孔陶瓷的特性以及孔隙形成3 多孔陶瓷材料的制备方法和工艺多孔陶瓷材料的制备方法和工艺4 多孔陶瓷的应用多孔陶瓷的应用是一种经是一种经高温烧成高温烧成、体内具有大量、体内具有大量彼此相通彼此相通并与材料表面也相并与材料表面也相贯通的贯通的陶瓷材料。陶瓷材料。根据根据和和，多孔陶瓷可分为三类：，多孔陶瓷可分为三类：粒状陶瓷；粒状陶瓷； 泡沫陶瓷；泡沫陶瓷；蜂窝陶瓷。蜂窝陶瓷。陶瓷的陶瓷的列于下表。列于下表。2.2多孔陶瓷的孔隙形成机理多孔陶瓷的孔隙形成机理多孔陶瓷的孔隙结构通常是由颗粒堆积形成的空腔多孔陶瓷的孔隙结构通常是由颗粒堆积形成的空腔,坯体中

2、含有大量可燃物或者坯体中含有大量可燃物或者可分解物形成的空隙可分解物形成的空隙,坯体形成过程中机械发泡形成的空隙以及由于坯体成形过坯体形成过程中机械发泡形成的空隙以及由于坯体成形过程中引入的有机前驱体燃烧形成的孔隙。一般采用骨料颗粒堆积法和前驱体燃尽程中引入的有机前驱体燃烧形成的孔隙。一般采用骨料颗粒堆积法和前驱体燃尽法均可以制得较高的开口气孔的多孔陶瓷制品法均可以制得较高的开口气孔的多孔陶瓷制品;而采用可燃物或分解物在坯体内而采用可燃物或分解物在坯体内部形成的气孔大部分为闭口气孔或半开口气孔。部形成的气孔大部分为闭口气孔或半开口气孔。多孔陶瓷材料工艺多孔陶瓷材料工艺 3.1.1挤压成形工艺挤

3、压成形工艺 工艺流程为工艺流程为:原料合成原料合成混合练混混合练混挤出成形挤出成形干燥干燥烧成烧成制品。在生产过程中制品。在生产过程中,核核心工序是挤出成形心工序是挤出成形,同时挤出成形模具又是挤出成形的核心技术同时挤出成形模具又是挤出成形的核心技术3.1.2 有机有机(聚合物聚合物)泡沫浸渍工艺泡沫浸渍工艺 有机泡沫有机泡沫(聚合物聚合物)浸渍工艺是浸渍工艺是Schwartzwalder等于等于1963年发明的。该法是用有机泡沫年发明的。该法是用有机泡沫浸渍陶瓷料浆浸渍陶瓷料浆,干燥后在高温下烧掉有机泡沫载体而形成孔隙结构干燥后在高温下烧掉有机泡沫载体而形成孔隙结构,获得多孔陶瓷的一种方获得

4、多孔陶瓷的一种方法。法。3.1.3发泡工艺发泡工艺发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物质发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物质,通过化学反应等产生挥发性气体通过化学反应等产生挥发性气体,产生产生泡沫。泡沫。3.1.4 添加造孔剂工艺添加造孔剂工艺 该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂,利用这些造孔剂在坯体中占据一定的空间利用这些造孔剂在坯体中占据一定的空间,高温高温下燃尽或挥发后在陶瓷体中留下孔隙。下燃尽或挥发后在陶瓷体中留下孔隙。3.1.5 固态烧结工艺固态烧结工艺 固态烧结法又称骨料堆积法。该工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒固态烧结法又称骨料堆积

5、法。该工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒,利用微细利用微细颗粒易于烧结的特点颗粒易于烧结的特点,在一定温度下将骨料在一定温度下将骨料(大颗粒大颗粒)连接起来。连接起来。 溶胶溶胶-凝胶工艺主要利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理、凝胶工艺主要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热处理等过程中留下小气孔,形成可控多孔结构。形成可控多孔结构。3.1.7 冷冻干燥工艺冷冻干燥工艺 冷冻干燥法全名为真空冷冻干燥法冷冻干燥法全名为真空冷冻干燥法,该技术由英国人该技术由英国人Wollaston于于1813年发明。冷冻干燥的机理就是将需干燥的物料在低温下先行冻结至其共

6、晶年发明。冷冻干燥的机理就是将需干燥的物料在低温下先行冻结至其共晶点以下点以下,使物料中的水分变成固态的冰使物料中的水分变成固态的冰,然后在适当的真空环境下然后在适当的真空环境下,通过加热通过加热使冰直接升华为水蒸汽而除去使冰直接升华为水蒸汽而除去,从而获得干燥的制品。从而获得干燥的制品。3.1.8 多孔陶瓷水热多孔陶瓷水热-热静压工艺热静压工艺 该工艺通过水作为压力传递介质制备各种孔径多孔陶瓷。其简单制备步骤为该工艺通过水作为压力传递介质制备各种孔径多孔陶瓷。其简单制备步骤为:硅凝胶硅凝胶和和10%(质量百分数质量百分数)的水混合的水混合,置于高压釜中置于高压釜中(压力压力1015MPa,温

7、度温度300),通过水蒸汽的挥通过水蒸汽的挥发而制成多孔陶瓷。水热发而制成多孔陶瓷。水热-热静压工艺中热静压工艺中,反应时间一般为反应时间一般为10180 min。在。在25MPa下处理下处理60 min,制得的多孔陶瓷材料体积密度为制得的多孔陶瓷材料体积密度为0.88 g/c,孔体积为孔体积为0.59c/g,孔尺寸分布范围为孔尺寸分布范围为3050 nm,抗压强度高达抗压强度高达80MPa。多孔陶瓷水热。多孔陶瓷水热-热静压工艺具有以下优点热静压工艺具有以下优点:制得的多孔陶瓷材料抗压制得的多孔陶瓷材料抗压强度高、性能稳定、孔径分布范围广。强度高、性能稳定、孔径分布范围广。3.1.9 快速自

8、动成形工艺快速自动成形工艺 RP技术是技术是1987年出现的年出现的,应用于制造业的高新技术。应用于制造业的高新技术。RP技术的本质是用积分法制造技术的本质是用积分法制造三维实体。在成形过程中三维实体。在成形过程中,先由三维造型软件在计算机中生成部件的三维实体模型先由三维造型软件在计算机中生成部件的三维实体模型,然后将然后将其用软件其用软件“切切”出设定厚度的一系列片层出设定厚度的一系列片层,再将这些片层的数据信息传递给成形机再将这些片层的数据信息传递给成形机,通过材通过材料逐层添加法制造出来料逐层添加法制造出来,而不需要特殊的模具、工具或人工干涉。美国此项技术发展较为而不需要特殊的模具、工具

9、或人工干涉。美国此项技术发展较为成熟成熟,我国云南大学研究得比较深入。我国云南大学研究得比较深入。一般是将粒状一般是将粒状和和、与与混合、成型、混合、成型、干燥、烧成。干燥、烧成。其中，其中，包括包括Al2O3、SiC和玻璃等。和玻璃等。分为分为(如碳粒如碳粒)和和(如碳酸如碳酸钙钙)。在烧结时在烧结时，逸出气体起，逸出气体起，形成连通开孔。，形成连通开孔。在烧结时在烧结时，形成液相烧结，将骨料颗粒结合起来；同时，在骨，形成液相烧结，将骨料颗粒结合起来；同时，在骨料之间形成孔隙。料之间形成孔隙。除除气孔率较大气孔率较大外，同一般陶瓷烧结体无大差别。外，同一般陶瓷烧结体无大差别。 是采用是采用机

10、械加工方法机械加工方法制成许多制成许多，孔径，孔径110mm的的薄壁多孔结构。薄壁多孔结构。泡沫陶瓷的结构是泡沫陶瓷的结构是重复的十二面体重复的十二面体复杂图形。复杂图形。泡沫陶瓷泡沫陶瓷可从可从1.2孔孔/cm的最大孔到的最大孔到39.37孔孔/cm的极细孔。的极细孔。泡沫陶瓷的泡沫陶瓷的略有别于略有别于，它采用特别严密的，它采用特别严密的(如聚氨酯如聚氨酯)为载体，进而加工成所需形状、尺寸等。为载体，进而加工成所需形状、尺寸等。在金属熔体过滤净化技术中的应用在金属熔体过滤净化技术中的应用精过滤技术在其他领域的应用精过滤技术在其他领域的应用作催化剂载体作催化剂载体作敏感元件作敏感元件作为隔膜

11、材料作为隔膜材料降低噪声降低噪声用于布气用于布气因为因为和和等多孔陶瓷材料具有等多孔陶瓷材料具有、的特点，因此，在金属熔体的特点，因此，在金属熔体中，泡沫陶瓷作为一种新型中，泡沫陶瓷作为一种新型高高效过滤器效过滤器，得到人们的重视。，得到人们的重视。采用采用进行进行，不仅能有效去除，不仅能有效去除，消除消除，而且可大幅度，而且可大幅度。泡沫陶瓷泡沫陶瓷对对铝锌合金铝锌合金(ZA-27)组织和性能的影响组织和性能的影响如下：如下：泡沫陶瓷泡沫陶瓷对对的影响的影响下表列出了过滤前后下表列出了过滤前后ZA一一27合金的化学成分变化情况。合金的化学成分变化情况。过滤前后过滤前后ZA一一27合金的化学成

12、分合金的化学成分()由表中数据可见，泡沫陶瓷由表中数据可见，泡沫陶瓷对对没有没有污染作用。污染作用。用用作作尘埃阻滤元件尘埃阻滤元件,可测定可测定1000高温烟气中高温烟气中0.5um以上的以上的； 利用利用碳化硅碳化硅制成的孔径约制成的孔径约40um的多孔陶瓷可用于的多孔陶瓷可用于；以最大孔径为以最大孔径为0.9um的多孔陶瓷过滤管可的多孔陶瓷过滤管可。由于由于具有良好的具有良好的，被覆催化剂后，反应流体，被覆催化剂后，反应流体通过多孔陶瓷孔道后通过多孔陶瓷孔道后，将大大提高，将大大提高和和。例如用例如用和和被覆被覆贵金属或稀土金属贵金属或稀土金属催化剂后，可用于催化剂后，可用于，使层气中的，使层气中的CO、CmHn化合物转化为化合物转化为CO2，并能使捕获，并能使捕获的炭粒的炭粒在较低的温度下在较低的温度下起燃，使起燃，使净化过滤器净化过滤器催化再生。催化再生。当多孔陶瓷的当多孔陶瓷的时，时，利用多孔陶瓷的这一特点，可，利用多孔陶瓷的这一特点，可某一反应生成某一反应生成的气体产物，而使反应速度加快。的气体产物，而使反应速度加快。利用利用制成的制成的，可快速测出土壤中的水分，可快速测出土壤中的水分变