凝胶注模法制备CA6多孔陶瓷工艺的研究

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2022.02.07

耐火材料 ›› 2022, Vol. 56 ›› Issue (2): 127-130.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2022.02.07

凝胶注模法制备CA₆多孔陶瓷工艺的研究

杨卓(), 罗旭东(), 李婷, 颜金波

辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁鞍山 114051

收稿日期:2021-06-10 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-04-21
通讯作者: 罗旭东,男,1980年生,博士,教授。E-mail: luoxudongs@aliyun.com
作者简介:杨卓:女,1997年生,硕士研究生。E-mail: yangzhuo19970530@163.com
基金资助:
国家自然科学基金联合基金资助项目(U1908227)

Preparation of CA₆ porous ceramics by gel-casting

Yang Zhuo(), Luo Xudong(), Li Ting, Yan Jinbo

School of Materials and Metallurgy,University of Science and Technology Liaoning,Anshan 114051,Liaoning,China

Received:2021-06-10 Online:2022-04-15 Published:2022-04-21
Contact: Luo Xudong

摘要/Abstract

摘要：

以α-Al₂O₃微粉、CaCO₃(分析纯)为主要原料,以去离子水为溶剂,丙烯酰胺为单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用凝胶注模工艺合成CA₆多孔陶瓷,研究了分散剂 (NaPO₃)₆加入量(分别占粉体质量的0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1%)、pH(pH分别为7、8、9、10、11、12和13)和固相含量(固相体积分数分别为40%、42%、44%、46%和48%)对α-Al₂O₃-CaCO₃复合浆料流变性以及CA₆多孔陶瓷性能的影响,从而确定凝胶注模法制备CA₆多孔陶瓷的最佳工艺。结果表明:随着α-Al₂O₃-CaCO₃复合浆料中(NaPO₃)₆加入量的增加和pH的升高,其黏度呈现出先减小后增大的趋势;随着固相含量的增加,α-Al₂O₃-CaCO₃复合浆料的黏度逐渐增大,CA₆多孔陶瓷的体积密度随之增加,显气孔率随之降低。最佳工艺条件为:分散剂(NaPO₃)₆加入量为 0.4%(w),pH为11,固相含量为46%(φ),此时所制备的CA₆多孔陶瓷在保持高气孔率的同时具有较高的力学强度,且显微结构均匀性较好。

关键词: CA₆, 凝胶注模, (NaPO₃)₆, 流变性, 固相含量

Abstract:

CA₆ porous ceramics were synthesized by gel-casting using α-Al₂O₃ micropowder and CaCO₃ (analytical pure) as main raw materials,deionized water as the solvent,acrylamide as the monomer and N,N'-methylene bisacrylamide as the crosslinking agent.Effects of the (NaPO₃)₆ addition (0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,and 1% of the powder mass,by mass),the pH value (7,8,9,10,11,12,and 13) and the solid loading (40%,42%,44%,46%,and 48%,by volume) on the rheological properties of the α-Al₂O₃-CaCO₃ composite slurries and the properties of CA₆ porous ceramics were studied for the best preparation process of CA₆ porous ceramics.The results show that with the increase of the (NaPO₃)₆ addition and the pH value of the α-Al₂O₃-CaCO₃ composite slurries,the viscosity firstly decreases and then increases;with the increase of the solid loading in the slurries,the viscosity increases gradually,the apparent porosity of CA₆ porous ceramics decreases,but the bulk density increases.The optimal conditions are the (NaPO₃)₆ addition of 0.4%,pH value of 11,and solid loading of 46%.The CA₆ ceramics prepared under these conditions have high mechanical strength and uniform microstructure.

Key words: calcium hexaaluminate, gel-casting, sodium hexametaphosphate, rheology, solid loading

中图分类号:

TQ175

杨卓, 罗旭东, 李婷, 颜金波. 凝胶注模法制备CA₆多孔陶瓷工艺的研究[J]. 耐火材料, 2022, 56(2): 127-130.

Yang Zhuo, Luo Xudong, Li Ting, Yan Jinbo. Preparation of CA₆ porous ceramics by gel-casting[J]. Refractories, 2022, 56(2): 127-130.

图/表 7

图1 (NaPO3)6添加量对α-Al2O3-CaCO3复合浆料黏度的影响

Fig.1 Effect of (NaPO3)6 addition on viscosity of α-Al2O3-CaCO3 composite slurry

图2 pH对α-Al2O3-CaCO3复合浆料黏度的影响

Fig.2 Effect of pH value on viscosity of α-Al2O3-CaCO3 composite slurry

图3 固相含量对α-Al2O3-CaCO3复合浆料黏度的影响

Fig.3 Effect of solid loadings on viscosity of α-Al2O3-CaCO3 composite slurry

图4 固相含量对CA6多孔陶瓷显气孔率和体积密度的影响

Fig.4 Effect of solid loadings on apparent porosity and bulk density of porous CA6 ceramics

图5 固相含量对CA6多孔陶瓷的抗折强度的影响

Fig.5 Effect of solid loadings on CMOR of porous CA6 ceramics

图6 不同固相含量CA6多孔陶瓷的XRD图谱

Fig.6 XRD patterns of porous CA6 ceramics with different solid loadings

图7 不同固相含量CA6多孔陶瓷的SEM照片

Fig.7 SEM images of porous CA6 ceramics with different solid loadings

参考文献 13

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