蓝晶石基微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体的制备、结构与性能研究

以蓝晶石为主要原料、γ-Al_2O_3为辅料,采用注浆成型技术与反应烧结工艺制备出了具有针状网络结构的微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体。系统研究了烧成温度对试样物相组成、显微结构及性能的影响,结果表明:随着烧成温度的升高,试样中莫来石的生成量增多,其形貌逐渐由针状发育成柱状,试样的性能与莫来石的生成量及形貌密切相关。针状莫来石可对基体起强韧化作用,并使气孔的有效半径微细化。在1450~1500℃,随烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐增大、孔径减小、强度升高。所制支撑体的体积密度为1.38~1.60 g/cm^3、显气孔率为46.74%~53.23%、烧后线变化率为-3.10%~2.24%、气孔孔径集中分布在1~20μm、平均孔径为5.84~9.93μm、常温耐压强度为30.1~37.2 MPa。

蓝晶石基莫来石粒度对硅莫砖性能的影响

为拓宽蓝晶石基莫来石新型耐火原料的应用,以60%(w)的高铝矾土熟料、15%(w)的碳化硅、5%(w)的广西白泥、20%(w)的蓝晶石基莫来石为原料,机压制备了230 mm×114 mm×65 mm的硅莫标砖,在隧道窑中于1 410℃保温4 h烧成。研究了分别用三种粒级(3~1、≤1和≤0.074 mm)的蓝晶石基莫来石等量替代同粒级的矾土熟料后对硅莫砖性能尤其是抗热震性的影响。结果表明:1)加入蓝晶石基莫来石粒度越小,试样抗热震性越好,热膨胀率越小,但相应的荷重软化温度越低;2)控制好合适的蓝晶石基莫来石粒度级别和加入量,可以显著改善硅莫砖的抗热震性,同时保持其常温和高温性能不下降。

蓝晶石基莫来石对水泥窑用硅莫砖性能的影响

为了提高水泥窑用硅莫砖的性能尤其是抗热震性能,以不同量和不同粒度的蓝晶石基莫来石等量替代常规硅莫砖配料组成中同粒级的矾土熟料,研究了蓝晶石基莫来石加入量对硅莫砖的体积密度、强度、烧后线变化率、荷重软化温度、抗热震性和热膨胀性能的影响。结果表明:1)随着蓝晶石基莫来石加入量的增多,硅莫砖的体积密度、常温耐压强度、荷重软化温度、热膨胀率等都呈逐渐减小的趋势;但蓝晶石基莫来石的加入大幅改善了硅莫砖的抗热震性,尤其在蓝晶石基莫来石加入量为20%(w)时效果最佳。2)蓝晶石基莫来石的引入对硅莫砖抗热震性的改善,主要与二次莫来石的生成量、发育状况、在基质中的分布以及其高黏度的富硅玻璃相有关。

添加不同Al_2O_3对蓝晶石基微孔莫来石陶瓷相组成、显微结构与性能的影响

以蓝晶石为主要原料,Al(OH)_3和γ、ρ、α三种不同晶型的Al_2O_3为辅料,采用注浆成型并于1 500℃保温3 h反应烧结制备微孔莫来石陶瓷材料,研究了Al(OH)_3、γ-Al_2O_3、ρ-Al_2O_3和α-Al_2O_3对蓝晶石基微孔莫来石陶瓷材料的物相组成、显微结构、常温性能和孔径分布的影响。结果表明:分别加入Al(OH)_3、γ-Al_2O_3、ρ-Al_2O_3或α-Al_2O_3,烧后试样中莫来石的生成量依次减少,其形貌逐渐由细长针状变为短柱状,玻璃相含量逐渐增多。试样的体积密度和显气孔率相差不大,而以添加α-Al_2O_3试样的体积密度最高、显气孔率最低。烧后试样均产生膨胀,其中加入Al(OH)_3或γ-Al_2O_3试样的线膨胀率最大,加入α-Al_2O_3试样的次之,加入ρ-Al_2O_3试样的最小。针状莫来石对试样具有强韧化作用,使得加入Al(OH)_3、γ-Al_2O_3或ρ-Al_2O_3的试样具有较高强度,而加入α-Al_2O_3的试样中莫来石生成量较少,且形貌多为短柱状,导致其强度相对较低。且针状莫来石对气孔填充与分割的作用逐渐减弱,使得四组试样的平均孔径依次增大。因此,当以Al(OH)_3或γ-Al_2O_3为辅料时,适于制备微孔莫来石陶瓷材料。