熔盐造孔法制备六铝酸钙多孔材料

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2021.05.016

耐火材料 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (5): 448-451.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2021.05.016

熔盐造孔法制备六铝酸钙多孔材料

康国卫(), 刘苗伟, 杨亚峰, 刘新红, 贾全利()

郑州大学材料科学与工程学院河南省高温功能材料重点实验室河南郑州 450052

收稿日期:2021-07-18 出版日期:2021-10-15 发布日期:2021-10-25
通讯作者: 贾全利,男,1972年生,博士,教授。E-mail: jiaquanli@zzu.edu.cn
作者简介:康国卫:男,1996年生,硕士研究生。E-mail: 1803720882@qq.com

Preparation of calcium hexaaluminate porous materials by molten salt pore-forming method

Kang Guowei(), Liu Miaowei, Yang Yafeng, Liu Xinhong, ()

Henan Key laboratory of High Temperature Functional Ceramics,School of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,Henan,China

Received:2021-07-18 Online:2021-10-15 Published:2021-10-25
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摘要/Abstract

摘要：

为探究熔盐的加入对六铝酸钙(CA₆)多孔材料性能的影响,以工业CaCO₃为钙源,α-Al₂O₃为铝源,添加KCl熔盐,经1 400、1 500、1 600 ℃保温3 h高温烧成制备了六铝酸钙(CA₆)多孔材料。结果表明:1)KCl的加入不仅作为造孔剂造孔,而且还降低了CA₆生成温度和促进CA₆片状晶粒的生长;2)当烧成温度为1 500 ℃,铝钙质原料与KCl的质量比为4∶1时,所制备的CA₆多孔材料显气孔率为59.42%,耐压强度为46.15 MPa,1 000 ℃ 时热导率为1.02 W·m^-1·K^-1,孔径主要分布在5~15 μm,平均孔径约为10 μm,孔面积占比64%,材料内部孔隙分布较为均匀,综合性能较好。

关键词: 六铝酸钙, 多孔材料, 熔盐法, 热导率

Abstract:

To explore the effect of the molten salt addition on their properties,calcium hexaaluminate (CA₆) porous materials were prepared using industrial CaCO₃ as the calcium source and α-Al₂O₃ as the aluminum source,adding molten salt of KCl and firing at 1 400,1 500,and 1 600 ℃ for 3 h.The results show that the KCl addition not only plays as a pore-forming agent,but also reduces the formation temperature of CA₆ and promotes the growth of CA₆ flake grains.With the firing temperature of 1 500 ℃ and the mass ratio of CaCO₃ and α-Al₂O₃ to KCl=4∶1,the prepared CA₆ porous material has the apparent porosity of 59.42%,the compressive strength of 46.15 MPa,the thermal conductivity of 1.02 W·(m·K)^-1 at 1 000 ℃,the main pore diameter distribution at 5-15 μm,the average pore size of 10 μm and the pore area ratio of 64%,showing relatively uniform distribution of internal pores and good comprehensive performance.

Key words: calcium hexaaluminate, porous materials, molten salt method, thermal conductivity

中图分类号:

TQ175.73

康国卫, 刘苗伟, 杨亚峰, 刘新红, 贾全利. 熔盐造孔法制备六铝酸钙多孔材料[J]. 耐火材料, 2021, 55(5): 448-451.

Kang Guowei, Liu Miaowei, Yang Yafeng, Liu Xinhong, . Preparation of calcium hexaaluminate porous materials by molten salt pore-forming method[J]. Refractories, 2021, 55(5): 448-451.

图/表 5

参考文献 13

[1]	刘军伟, 张彤, 范锦鹏, 等. 多孔陶瓷制备工艺及应用研究进展[J]. 材料导报, 2010, 24(19):39-43.
[2]	CHEN Y, WANG N N, OLA O, et al. Porous ceramics:Light in weight but heavy in energy and environment technologies[J]. Materials Science and Engineering:R:Reports, 2021, 143:100589-100654. DOI URL
[3]	尹洪基. 六铝酸钙在侵蚀环境下的优点[J]. 耐火与石灰, 2012, 37(6):20-23+29.
[4]	龙斌, 周云鹏, 田忠凯, 等. 高性能六铝酸钙耐材原料[C]// 新形势下全国耐火原料发展战略研讨会论文集,太原, 2014:177-185.
[5]	孙彪, 翟萌萌, 李纯明, 等. 六铝酸钙材料合成与应用研究进展[J]. 山东冶金, 2017, 39(5):39-42.
[6]	陈肇友, 柴俊兰. 六铝酸钙材料及其在铝工业炉中的应用[J]. 耐火材料, 2011, 45(2):122-125.
[7]	裴春秋, 石干, 徐建峰. 六铝酸钙新型隔热耐火材料的性能及应用[J]. 工业炉, 2007(1):45-49.
[8]	KAN X Q, DING J, YU C, et al. Low-temperature fabrication of porous ZrC/C composite material from molten salts[J]. Ceramics International, 2017, 43(8):6377-6384. DOI URL
[9]	LIU X Y, YANG D X, HUANG Z H, et al. Novel synjournal method and characterization of porous calcium hexaaluminate ceramics[J]. Journal of the American Ceramic Society, 2014, 97(9):2702-2704. DOI URL
[10]	丁军, 邓承继, 祝洪喜, 等. 熔盐介质法制备轻质材料的熔盐回收再利用[J]. 陶瓷学报, 2016, 37(4):345-350.
[11]	刘晓燕, 郑春媛, 黄彩凤. 多孔材料导热系数影响因素分析[J]. 低温建筑技术, 2009, 31(9):121-122.
[12]	张小军. 熔盐法制备镁橄榄石轻质材料的孔结构[D]. 武汉:武汉科技大学, 2015.
[13]	郭文杰, 万金泉, 马邕文, 等. 分形理论在多孔材料研究中的应用[C]// 2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集,镇江, 2009:842-847.

项目	1 500 ℃				1 600 ℃
项目	试样S1	试样S2	试样S3	试样S4	试样S1	试样S2	试样S3	试样S4
分形维数	1.737	1.695	1.693	1.620	1.762	1.756	1.677	1.661
试验结果/MPa	86.15	46.15	21.65	8.03	83.25	51.09	21.53	7.76
拟合结果/MPa	84.74	47.87	22.14	7.88	84.18	50.88	18.56	9.35
绝对误差/MPa	1.41	1.72	0.49	0.15	0.93	0.21	2.97	1.59
相对误差/%	1.64	3.73	2.26	1.87	1.12	0.41	13.79	20.49

项目	1 500 ℃				1 600 ℃
项目	试样S1	试样S2	试样S3	试样S4	试样S1	试样S2	试样S3	试样S4
分形维数	1.737	1.695	1.693	1.620	1.762	1.756	1.677	1.661
试验结果/MPa	86.15	46.15	21.65	8.03	83.25	51.09	21.53	7.76
拟合结果/MPa	84.74	47.87	22.14	7.88	84.18	50.88	18.56	9.35
绝对误差/MPa	1.41	1.72	0.49	0.15	0.93	0.21	2.97	1.59
相对误差/%	1.64	3.73	2.26	1.87	1.12	0.41	13.79	20.49

[1]	矫长发, 李国华, 孙格格, 田琳, 康驰. 发泡-自发凝固浇注法制备镁铝尖晶石质多孔材料[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 224-229.
[2]	关昀鹤, 郑丽君, 罗旭东, 牛舒楠. 铁尾矿制备碳化硅多孔陶瓷材料及其性能研究[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 246-250.
[3]	周玉栋, 李世鹏, 王文武, 张一帆, 赵辰啸. 高导热氮化硅陶瓷的制备研究进展[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 270-276.
[4]	秦梦黎, 罗颖, 申自强, 刘梦, 宋杰光, 王慈, 刘强. 莫来石晶须/陶瓷纤维增强堇青石质隔热材料[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 8-12.
[5]	徐国涛, 王志强, 秦世民, 刘黎, 张洪雷, 张彦文, 周旺枝. 新一代六铝酸钙质浇注料的研制与应用[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 53-56.
[6]	刘学新, 张锦化, 陈鑫铭, 王景然, 杨宗源, 韩兵强, 柯昌明. 以微孔刚玉-尖晶石骨料替代刚玉骨料制备刚玉-尖晶石浇注料[J]. 耐火材料, 2023, 57(6): 514-517.
[7]	张涛, 谭清华, 冯志源, 王晗, 刘鹏程. 稳定剂种类对高纯氧化锆空心球制品性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(5): 397-401.
[8]	郭会师, 杨佳麟, 李文凤, 桂阳海, 赵志强, 刘应凡. 铝硅系原料种类对钙长石质隔热耐火材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 286-290.
[9]	高超超, 徐艳恒, 刘明勇, 卫海潮, 周如仙, 刘启运, 王睿, 闵鑫, 黄朝晖. 莫来石-堇青石质废窑具制备轻质隔热材料[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 343-346.
[10]	秦红彬, 金锋, 唐世明, 周慧君, 李红霞, 石书冰, 张三华, 程立, 惠先磊. 二铝酸钙加入量对刚玉浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(3): 189-193.
[11]	朱凯, 杨道媛, 王美姣, 杨亮华, 赵祥, 陈俊寰, 原会雨. 直写成型刚玉-莫来石质多孔材料研究[J]. 耐火材料, 2023, 57(3): 200-204.
[12]	刘馨, 张仕鸣, 李莹, 汪涤, 贾全利. 锆英石加入量对刚玉质多孔材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(3): 215-219.
[13]	王森, 梁峰, 王晓函, 谷昊辉, 吴帅兵, 吕功业, 张海军. 熔盐法合成α-Si₃N₄-AlN复合粉体及其抗水化性能[J]. 耐火材料, 2023, 57(1): 27-30.
[14]	金瑶, 温天朋, 于景坤, 袁磊. 预烧温度对二步烧结法制备CA₆材料的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(1): 31-34.
[15]	许海洋, 曹会彦, 郑翰, 龚剑锋, 石会营李杰, 杨奎, 朱冲. 氮化硅结合碳化硅砖在竖罐炼锌炉上的应用[J]. 耐火材料, 2022, 56(6): 515-518.

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Preparation of calcium hexaaluminate porous materials by molten salt pore-forming method

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