编号：FTJS107435
篇名： 堇青石多孔陶瓷的制备及性能研究
作者： 梁超
关键词： 堇青石; 多孔陶瓷; 颗粒稳定微乳液; 增韧;
机构：中国地质大学(北京)
摘要： 堇青石具有较低的热膨胀系数和良好的抗热震稳定性,是用于制备机动车尾气处理的多孔陶瓷的主要基材。当前,国内堇青石蜂窝陶瓷在配料及生坯成型处理过程中工艺精度不足,存在孔壁孔径较小和热膨胀系数较大等问题。 针对堇青石多孔陶瓷以上问题,本论文开展了以高岭土、滑石为主要原料,通过颗粒稳定微乳液法制备高纯度、孔结构可控的堇青石陶瓷并进行了增韧研究,主要成果如下: （1）获得了堇青石陶瓷原料配方及烧结工艺。采用烧结温度1300℃和保温时间2 h,可以得到高纯度堇青石。烧结过程中,矿物原料中的少量杂质（Na2O、K2O、Ti O2等）形成液相,促进化学反应。体系中莫来石、顽火辉石、方石英共同反应生成堇青石,方镁石与氧化铝先形成镁铝尖晶石,进一步与方石英反应生成堇青石。 （2）通过调整料浆的pH值、固含量和微乳液中水/油比,经混料、球磨、成型、干燥和烧结等工序,制备了孔径均匀的堇青石多孔陶瓷。料浆pH值为9时,颗粒在料浆中的稳定性最高;料浆固含量达到30 wt%时,微乳液能够在干燥过程中形成多孔结构;水/油体积比为1/1.25时样品综合性能最优,中值孔径为19.63μm,体积密度为0.2791 g/cm3,显气孔率为74.47%,抗折强度为3.60 MPa。 （3）研究了氧化锆、氟化铝、碳化硅晶须等对堇青石多孔陶瓷增韧效果,并分析了其增韧机理。2 wt%氧化锆对多孔陶瓷的增韧效果最佳,样品的抗折强度达到4.70 MPa,提高约30.6%。氧化锆相变时发生体积膨胀,在陶瓷晶粒内部产生微裂纹使主裂纹发生分叉,从而起到增韧作用。氟化铝颗粒的较大粒径和碳化硅晶须的形态降低了微乳液体系的稳定性,导致水油界面的颗粒层坍塌,破坏了孔道结构,降低了多孔陶瓷的韧性。