多孔陶开题报告.docVIP

中 北 大 学 毕业论文开题报告 学 生 姓 名： ** 学 号： 0703024238 学 院、系： 材料科学与工程学院、材料科学系 专 业： 无机非金属材料工程 论 文 题 目： 氧化铝多孔陶瓷制备方法的研究 指导教师: 刘炜 2011 年 3 月 7 日 毕 业 论 文 开 题 报 告 1．结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 1.1 课题研究的背景 多孔陶瓷是由美于1978年首先研制成功的。利用氧化铝、高岭土等陶瓷材料制成多孔陶瓷用于铝合金铸造中的过滤，可以显著提高铸件质量，降低废品率，并在1980年4月美国铸造年会上发表了研究成果。此后，英、俄、德、日等国竞相开展了对多孔陶瓷的研究，已研制出多种材质、适合不同用途的多孔陶瓷，技术装备和生产工艺日益先进，产品已系列化和标准化，形成为一个新兴产业。 多孔陶瓷又被称为微孔陶瓷、泡沫陶瓷，是一种新型陶瓷材料，是由骨料、粘结剂和增孔剂等组分经过高温烧成的，具有三维立体网络骨架结构的陶瓷体。多孔陶瓷的种类繁多，其分类也有多种方法。按孔径大小分类可分为：微孔陶瓷（孔径小于2nm）、介孔陶瓷（孔径介于2-50nm）和宏孔陶瓷（孔径大于50nm）3类；按孔的形状结构分类可分为：粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷3种；按孔隙之间关系分类可分为：闭气孔和开气孔2种[1]。 多孔陶瓷材料孔道分布较均匀，便于成型及烧结，具化学稳定性好，质轻，耐热性好，比表面积大，良好的抗热冲击性质等特性。随着现代科学技术的发展，新型多孔陶瓷材料受到人们的关注，现已广泛应用于国民生产的诸多领域，如保温隔热材料、过滤器材料、催化剂载体、吸音、隐身材料等，而其节能及过滤等方面的研究与开发，都使得多孔陶瓷作为环保型绿色材料有着广阔的应用前景。Al203多孔陶瓷的特点是造价低，机械强度高，绝缘度高，耐高温，耐高压等特点。其产品可用于电子电器，热工仪表，石油化工等领域[2]。 1.2 多孔陶瓷的制备工艺 根据使用目的和对材料性能的要求不同，近年逐渐开发出许多不同的制各技术。其中应用比较成功，研究比较活跃的有：挤压成型工艺，添加造孔剂工艺，颗粒堆积成型工艺，发泡工艺，泡沫浸渍工艺，凝胶注模工艺等传统制备工艺及离子交换法、冷冻干燥等新型制备工艺。 1.2.1 挤压成型工艺 挤压成型工艺是多孔陶瓷制作中的基本方法，其工艺流程为：原料合成→混合练混→挤出成形→干燥→烧成→制品。在生产过程中，核心工序是挤出成形，同时挤出成形模具又是挤出成形的核心技术[3]。目前，我国已研制出并生产使用蜂窝陶瓷挤出成型模具达到400孔/2.54cm×2.54 cm的规格。美国与日本已研制出600孔/2.54 cm×254 cm、900孔/2.54cm×2.54cm的高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。我国亦开始了600孔/2.54×2.54cm挤出成型模具的研究，并取得了初步成功[4]。 该工艺生产的产品孔径尺寸大于1mm，孔隙率一般小于70%。该生产工艺优点在于孔径大小形状可控，易于连续生产，缺点是不能制备小孔径、异型材料，并且模具加工困难。所以生产的产品一般应与于汽车尾气催化剂载体，红外燃烧器等[5]。 1.2.2 添加造孔剂工艺 添加造孔剂工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利用造孔剂在坯体中占据一定的空间，然后经过烧结，造孔剂离开基体而成气孔来制备多孔陶瓷。添加造孔剂工艺制备多孔陶瓷的关键在于造孔剂种类和用量的选择，其次是粒径的大小。添加造孔剂的目的在于促使多孔材料的气孔率提高，因此它必须满足下列条件：在加热过程中易于排除；排除后在基体中无有害残留物；不于基体反应。造孔剂的种类很多，一般可分为无机物和有机物两大类。无机造孔剂如易挥发性无机物碳酸氢铵、碳酸铵、氯化铵等，是通过特定温度下无机物的分解产生大量气体，在冷却后保留下来成为气孔；一些熔点较高，但可溶于水、酸或碱溶液的无机盐Na2SO4、CaS04、、NaCl等，是待基体烧结后，用水、酸或碱溶液浸出造孔剂而保留下来称为气孔；有机造孔剂如淀粉，碳粉、煤粉等一些天然纤维、高分子聚合物，是在磨具压制成型的过程中自身占有一定尺寸的空间，在随后的烧结的高温条件下氧化(燃烧)，并形成一定的气孔[1]。 添加造孔剂工艺主要包括混料、成形和烧结3个工艺。该工艺可制取各种气孔结构的陶瓷制品，气孔尺寸lμm-1mm ，孔隙率可高达50％左右，用于过滤器、催化剂载体材料等。该工艺的优点在于气孔大小、形状均可控，工艺相对简单，缺点是气孔分布均匀性差，孔隙率偏低。所以所得产品主要应用于一般过滤器[4]。 1.2.3 发泡工艺 发泡工艺是在陶瓷组分中添加有机或无机化学物质，在处理期间形成挥发性气体，产生泡沫，经干燥和烧