纤维增强ZrO_(2)泡沫陶瓷的制备及导热性能

ZrO_(2)气凝胶具有比表面积大、吸附能力强、隔热等优异性质,在催化剂载体、气体过滤材料、高效隔热材料、高温构件等领域具有广阔的应用前景。然而,氧化锆气凝胶在高温环境下因晶型转变导致孔结构破坏、骨架结构坍塌而表现出较差的力学性能,使其在实际应用中受限。采用纤维增强方法,在高热稳定氧化锆气凝胶基础上,通过H_(2)O_(2)发泡法制备了高强度ZrO_(2)泡沫陶瓷,并对其进行了制备工艺以及高温热温度性、表观密度、气孔率、抗压强度和导热性能进行测试分析。测试结果表明,气凝胶与纤维增强结合的泡沫陶瓷经5 h、1400℃高温处理后仍然保持四方晶相结构,表现出优良的高温热稳定性。当纤维含量为35%时,氧化锆泡沫陶瓷抗压强度最佳,为15.3 MPa。当纤维含量为30%、H_(2)O_(2)与ZrO_(2)气凝胶质量比为4∶8时,泡沫陶瓷的表观密度最低,仅为1.104 g·cm^(-3),气孔率为81.6%,且分别在室温、1000℃条件下,泡沫陶瓷的导热系数分别为0.451和0.712W·K-1·m^(-1)。

YSZ多孔陶瓷的孔隙结构特征及压缩强度研究

以3%(摩尔分数)Y_(2)O_(3)稳定的ZrO_(2)为原料、异丁烯与马来酸酐共聚物(Isobam-104)为分散剂和凝胶剂、十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)为发泡剂,采用球磨发泡法制备出氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)多孔陶瓷。研究浆料固含量对YSZ多孔陶瓷制品孔隙结构和压缩强度的影响规律,以及压缩失效机制变化特点。结果表明:在相近发泡率的条件下,固含量在30.5%~33.5%(体积分数)范围内小幅度增加时,所制备的YSZ多孔陶瓷的总孔隙率和平均孔胞尺寸逐渐减小,压缩强度增加;所制备的样品的总孔隙率为79.9%~88.4%,压缩强度为4.7~17.2 MPa,材料的压缩强度与总孔隙率之间的关系同Rice模型相符合;在压缩载荷作用下YSZ多孔陶瓷呈现伪塑性变形,失效破坏的主要形式为剪切破坏。

聚合物模板法制备氧化铝-氧化锆泡沫陶瓷

将发泡聚苯乙烯小球(epispastic polystyrene,EPS)排列成有序的模板,通过离心成型技术制备孔壁致密、孔径均匀的Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷。观察了EPS模板的可压缩特性,分析了浆料固相含量对离心成型过程中物质分离现象的影响,研究了不同烧结温度对Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷的烧结密度、孔隙率和压缩强度的影响并表征了宏观孔结构和孔壁断面的微观结构。结果表明:用50%(体积分数)固相含量的浆料可制备出孔壁均匀的样品,在样品的不同部位,Al2O3和ZrO2的分布及相对含量基本相同,物质分离现象被很好的抑制。随着烧结温度的从1450℃提高到1600℃,Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷的烧结密度增加、孔隙率降低。在1550℃烧结2h,样品的抗压强度可达2.07MPa。

氧化镁和氧化铈复合部分稳定氧化锆泡沫陶瓷的显微结构

分别以纯ZrO2,97%(质量分数,下同)ZrO2+3%MgO,96%ZrO2+3%MgO+1%富铈稀土3种成分制得3组泡沫陶瓷样品,以钢液浇注实验评价高温性能。用X射线衍射仪分析相组成。用环境扫描电镜和能谱分析仪观察陶瓷的显微结构。结果表明:96%ZrO2+3%MgO+1%富铈稀土复合部分稳定ZrO2具有很好的高温性能。稳定剂不但可部分稳定形成一定量四方相与立方相的ZrO2,而且对ZrO2泡沫陶瓷烧结起促进作用。这是由于CeO2中Ce4+半径更接近Zr4+,CeO2在ZrO2中有较大固溶度,因而对ZrO2的稳定与烧结传质起到更强的促进作用。

ZrO_2泡沫陶瓷的制备及性能研究

以CeO2/Y2O3复合添加剂共稳定的TZP(四方氧化锆多晶)超细粉末为主要原料,用有机泡沫前驱体浸渍法制备多孔陶瓷。论述了有机泡沫前驱体性质、浸浆工艺、浆料组分以及烧结温度对泡沫陶瓷力学性能与显微结构的影响。得出使用弹性好、孔筋强度高、对浆料有良好吸附性的有机前驱体可以获得力学性能优良的泡沫陶瓷,并且当浆料中Al2O3为5%(w)、浆料涂覆量在0.7 g/cm3、烧结温度在1580℃时可获得最优力学性能的泡沫陶瓷材料。

锆刚玉—莫来石泡沫陶瓷过滤器的研究及应用

以氧化铝粉和锆英石粉为原料，通过反应烧结制成了锆刚玉—莫来石泡沫陶瓷过滤器，研究了锆英石对抗弯强度和抗热震性的影响，对球墨铸铁和铸钢的过滤试验结果表明，过滤后的材料夹杂物减少，冲击韧性明显提高。

锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷过滤器的研制

以刚玉粉、锆英石粉、SiO2微粉、聚乙烯亚胺（PEI）等为主要原料，以孔数（PPI）为10～15的软质聚氨酯泡沫为载体，采用有机泡沫浸渍法于1400℃ 6h烧后制备了锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷过滤器，分别研究了聚乙烯亚胺、锆英石和SiO2微粉的加入量对浆料稳定性、过滤器强度和抗热震性的影响。结果表明：当聚乙烯亚胺加入量为0．08％（质量分数，下同），锆英石加入量为20％，SiO2微粉加入量为3％时，采用合适的工艺可制备出气孔率大，强度高，抗热震性好的锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷材料。其具体性能指标为：气孔率83％，耐压强度2．4MPa，抗折强度为1．3MPa，抗热震性达6次。

刚玉质泡沫陶瓷过滤器的研制

采用有机泡沫浸渍法制备了刚玉质泡沫陶瓷过滤器,研究了氧化锆、二氧化硅微粉、聚乙烯醇(PVA)、有机泡沫材料的处理及浸渍挂浆对刚玉质陶瓷材料的影响。通过合理的加工工艺,制备出刚玉质陶瓷过滤器。结果表明:当氧化锆含量为8%、聚乙烯醇0.4%～0.6%、二氧化硅微粉3%时,材料的耐压强度3.5MPa,抗折强度1.8MPa,气孔率85%,抗热震性6次,性能指标满足要求。

Mg,Ce-PSZ泡沫陶瓷过滤器的研制

以MgO,CeO2,富铈稀土作为添加剂,用特殊工艺制备了一种PSZ泡沫陶瓷过滤器,试验证明其具有较好的高温性能。在利用扫描电镜、X射线衍射仪对泡沫陶瓷过滤器晶相及组织形貌进行分析的基础上,着重研究了添加剂对部分稳定氧化锆中稳定相含量及高温性能的影响。

ZrO_2泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的影响

为有效阻隔煤矿井下一次瓦斯爆炸后伴随的连续爆炸或多次爆炸,在爆炸实验管道内设置ZrO2泡沫陶瓷阻隔爆装置,进行瓦斯爆炸实验,分析ZrO2泡沫陶瓷的厚度和孔隙度对瓦斯爆炸压力波波速及超压的影响。结果表明:设置陶瓷阻隔爆装置后的爆炸压力波上升速率和超压较空管时均有所下降;30 mm厚的陶瓷对前驱压力波上升速率的衰减作用明显;泡沫陶瓷能够抑制爆炸波能量的传播,降低爆炸强度。该结果为煤矿阻隔爆技术的研究提供了新思路。

直接发泡法制备ZrO_2纤维增强的ZrO_2闭孔泡沫陶瓷

以立方相ZrO_2粉末为基体、ZrO_2纤维为增强体、聚乙烯醇为粘结剂,利用氧氯化锆与过氧化氢反应发泡聚凝,高温烧结获得ZrO_2纤维增强的ZrO_2闭孔泡沫陶瓷。采用扫描电镜、X射线衍射、导热系数测试、加热线收缩测试、力学性能测试对样品进行了综合研究,探讨了发泡剂加入量、纤维加入量及粘结剂加入量对发泡效果及陶瓷性能的影响。结果表明:当ZrO_2粉末:ZrO_2纤维:氧氯化锆:过氧化氢:聚乙烯醇质量比为1∶0.31~0.55∶0.04∶0.15~0.20∶0.01~0.02时,所得泡沫陶瓷性能较好,气孔率约80%,密度约1.25g/cm^3,导热系数约0.09 W/(m·K),1700℃/12h加热永久线收缩约1%,抗弯强度达114 MPa。

铸钢用泡沫陶瓷过滤器的研制

部分稳定氧化锆(PSZ)质泡沫陶瓷过滤器是用于高温合金及铸钢金属液净化的一种性能最为理想的过滤材料。以Mg-PSZ为骨料,CeO2、富铈稀土为添加剂制备的泡沫陶瓷过滤器具有较好的高温性能。在利用扫描电镜、X衍射仪对泡沫陶瓷过滤器晶相及组织形貌进行分析的基础上,文章就部分稳定氧化锆中稳定相对高温性能的影响进行了较深入的探讨。

富铈稀土对氧化锆泡沫陶瓷过滤器性能及晶相组织结构的影响

通过实验 ,研究了富铈稀土对氧化锆泡沫陶瓷机械性能及晶相组织结构的影响 ,探索了以MgO稳定氧化锆为基体材料 。

泡沫陶瓷过滤器的新发展及应用

主要介绍了氧化锆质、硅胶质泡沫陶瓷过滤器的性能、使用方法以及在铸造生产中的应用。

铸钢用氧化锆泡沫陶瓷过滤器的研究

国外针对铸钢氧化锆泡沫陶瓷过滤器的研究已经相对成熟,而我国在这一领域还处于前期的发展阶段。关于氧化锆泡沫陶瓷过滤器的制备会存在一系列不确定因素,比如在制备过程中出现通孔率低、表面质量差以及出现试样开裂等问题,文章在前期试验的基础上通过本次试验使这些问题得到了较好的解决,使泡沫陶瓷过滤器的性能得到了提升,对促进该技术的发展具有非常重要的现实意义。

高强度红外燃烧器的研究

采用金属纤维网与泡沫陶瓷板(氧化锆板)组合的头部结构,以完全预混燃烧技术改善燃烧工况,设计了一款高强度红外燃烧器。介绍燃烧器头部结构、燃烧控制系统、点火装置及火焰检测。通过冷态实验,探究了头部的阻力来源。头部阻力主要来源于金属纤维网,泡沫氧化锆板的阻力占比较小,更换不同孔隙密度的泡沫氧化锆板对头部阻力影响较小。通过热态实验,检测了过剩空气系数与污染物排放的关系。相较于金属纤维网燃烧器,在相同过剩空气系数下,CO排放始终维持较低水平,NO_(x)排放受过剩空气系数与多孔介质结构特性耦合影响。对高强度红外燃烧器的热流密度进行计算,热流密度最高可达4930 kW/m^(2),燃烧器长时间工作且过剩空气系数处于1.5左右时,能够实现较好的运行工况,达到较低的污染物排放。