多孔陶瓷ppt課件.ppt

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1、多孔陶瓷1、概述2、表征多孔陶瓷材料特性參數(shù)3、多孔陶瓷的制備4、多孔陶瓷的形成機(jī)理5、多孔陶瓷的應(yīng)用11、概述多孔陶瓷是一種經(jīng)高溫?zé)?、體內(nèi)具有大量彼此相通并與材料表面也相貫通的孔道結(jié)構(gòu)的陶瓷材料。多孔陶瓷的種類(lèi)很多，幾乎目前研制及生產(chǎn)的所有陶瓷均可以通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に囍瞥啥嗫左w。2根據(jù)成孔方法和孔隙結(jié)構(gòu)，多孔陶瓷可分為三類(lèi)：①粒狀陶瓷；②泡沫陶瓷；③蜂窩陶瓷。陶瓷的氣孔率列于下表。多孔陶瓷泡沫陶瓷蜂窩陶瓷粒狀陶瓷結(jié)體氣孔率/%80~907030~503根據(jù)孔徑大小，陶瓷可分為1000um到幾十微米的粗孔制品、0.2

2、~20um的微孔制品和0.2um到幾納米的超微孔制品。4多孔陶瓷材料的特性①化學(xué)穩(wěn)定性好；通過(guò)材質(zhì)的選擇和工藝控制，可制成適用于各種腐蝕環(huán)境的多孔陶瓷；②具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和剛度；在氣壓、液壓或其他應(yīng)力負(fù)載下，多孔陶瓷的孔道形狀和尺寸不會(huì)發(fā)生變化；5③耐熱性好，用耐高溫陶瓷制成的多孔陶瓷可過(guò)濾熔融鋼水或高溫燃?xì)?；④具有高度開(kāi)口、內(nèi)連的氣孔；6⑤幾何表面積與體積比高；⑥孔道分布較均勻，氣孔尺寸可控，在孔徑為0.05~600um范圍內(nèi)，可以制出所選定孔道尺寸的多孔陶瓷制品。72、表征多孔陶瓷材料特性參數(shù)一般可用下述三個(gè)

3、參數(shù)來(lái)表征多孔陶瓷材料特性：①氣孔率；②平均孔徑、最大孔徑和孔道長(zhǎng)度；③滲透能力。8①氣孔率把開(kāi)口孔道體積占材料總體積的百分率定義為氣孔率。最常用的多孔陶瓷的制備方法是依靠骨料粒子堆積而形成孔道。9以均一的球狀粒子堆積為例，存在著8種堆積可能性，配位數(shù)分別為6、8、10及兩種12(角錐形配位和四面體配位)。10理論計(jì)算的氣孔率分別為47.6％、39.6％、30.2％和25.95％。材料成型時(shí)的振動(dòng)、加壓、添加劑的用量等對(duì)最終氣孔率影響很大。11多孔陶瓷的平均孔徑可以用水銀壓入法、氣泡法等方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試的基本原

4、理是假設(shè)材料孔道均為理想毛細(xì)管，流體在外力作用下，通過(guò)毛細(xì)管時(shí)，將遵循下式：②平均孔徑、最大孔徑和孔道長(zhǎng)度12式中，D--毛細(xì)管直徑；?--流體的表面張力；P--使流體通過(guò)毛細(xì)管所需之壓力;?--流體的材料的浸潤(rùn)角。13一般認(rèn)為，多孔材料用于液體過(guò)濾時(shí)，被濾阻的粒子尺寸為最大孔徑的1/10；多孔材料用于氣體過(guò)濾時(shí)，被濾阻的粒子尺寸為最大孔徑的1／20。14多孔陶瓷的孔道形狀復(fù)雜而無(wú)規(guī)則，因此毛細(xì)管的實(shí)際長(zhǎng)度大于材料的厚度，兩者之比稱(chēng)為扭曲度，用符號(hào)?表示。15以球體的堆積為例，兩維的扭曲度：實(shí)際上，?多為l~3，它

5、可以通過(guò)測(cè)量電阻而推算出來(lái)。16③滲透能力在多孔陶瓷材料兩側(cè)存在一定壓力差的條件下，材料的滲透能力指材料透過(guò)流體的能力，一般用透氣度或滲透率來(lái)表征。17多孔陶瓷材料是毛細(xì)管的集合體，流體流經(jīng)毛細(xì)管的規(guī)律可用Poisewille法則來(lái)描述：18Poisewille法則中：?--流經(jīng)毛細(xì)管的流體流量；d--毛細(xì)管直徑；?P---材料兩側(cè)的壓力差；L---材料厚度；?---流體粘度；?----孔道扭曲度。19由上式可見(jiàn)，毛細(xì)管直徑d對(duì)流體流量影響最大。綜合考慮多孔陶瓷使用時(shí)的具體要求以確定上述幾項(xiàng)指標(biāo)，是研制多孔材料的關(guān)

6、鍵。203、多孔陶瓷的制備3.1粒狀陶瓷的制備3.2蜂窩陶瓷的制備3.3泡沫陶瓷的制備213.1粒狀陶瓷一般是將粒狀陶瓷骨料和玻璃質(zhì)、粘土質(zhì)粘結(jié)劑與成孔劑混合、成型、干燥、燒成。其中，骨料包括Al2O3、SiC和玻璃等。22成孔劑分為可燃性物質(zhì)(如碳粒)和高溫時(shí)分解產(chǎn)生氣體的物質(zhì)(如碳酸鈣)。在燒結(jié)時(shí)成孔劑分解，逸出氣體起發(fā)泡作用，形成連通開(kāi)孔。23粘結(jié)劑在燒結(jié)時(shí)熔融，形成液相燒結(jié)，將骨料顆粒結(jié)合起來(lái)；同時(shí)，在骨料之間形成孔隙。粒狀多孔陶瓷除氣孔率較大外，同一般陶瓷燒結(jié)體無(wú)大差別。243.2蜂窩陶瓷蜂窩陶瓷是采用機(jī)

7、械加工方法制成許多平行直線開(kāi)孔，孔徑1~10mm的薄壁多孔結(jié)構(gòu)。253.3泡沫陶瓷泡沫陶瓷的結(jié)構(gòu)是在三維空間重復(fù)的十二面體復(fù)雜圖形。泡沫陶瓷氣孔尺寸范圍可從1.2孔/cm的最大孔到39.37孔/cm的極細(xì)孔。26泡沫陶瓷的制造方法略有別于一般陶瓷工藝，它采用特別嚴(yán)密的軟質(zhì)泡沫塑料(如聚氨酯)為載體，進(jìn)而加工成所需形狀、尺寸等。27有機(jī)材料在陶瓷料漿注入后能恢復(fù)原狀并足以彈回而沒(méi)有過(guò)量的變形，留下涂覆在泡沫纖維上的陶瓷，然后，經(jīng)干燥、高溫?zé)Y(jié)，進(jìn)而完全燒盡聚合物，最后余下一個(gè)內(nèi)連開(kāi)口氣孔三維網(wǎng)狀骨架和孔隙結(jié)構(gòu)(即泡沫

8、結(jié)構(gòu))的純粹陶瓷復(fù)制品。28泡沫陶瓷必須具有適于作為栽體所具有的高空隙體積結(jié)構(gòu)，如sotfoam公司提供的一種聚氨酯泡沫，具有獨(dú)特的十二邊內(nèi)連氣孔晶胞結(jié)構(gòu)，能提供97％的空隙體積。29陶瓷粉末必須混合成觸變形料漿，即流動(dòng)時(shí)比靜態(tài)時(shí)粘度較低。這種觸變形有利于泡沫纖維的適宜涂覆，而且沒(méi)有過(guò)量的排液。30陶瓷料漿組成，通常為固體粉末(％重量)＋10％～40％水。為