CN108863351A - 一种钛酸铝复合多孔陶瓷的制备方法 - Google Patents

一种钛酸铝复合多孔陶瓷的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108863351A
CN108863351A CN201811140965.5A CN201811140965A CN108863351A CN 108863351 A CN108863351 A CN 108863351A CN 201811140965 A CN201811140965 A CN 201811140965A CN 108863351 A CN108863351 A CN 108863351A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
preparation
aluminium titanates
porous ceramic
aluminium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811140965.5A
Other languages
English (en)
Inventor
白洋
王学倩
罗时龙
乔利杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201811140965.5A priority Critical patent/CN108863351A/zh
Publication of CN108863351A publication Critical patent/CN108863351A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/478—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on aluminium titanates
    • C04B35/803—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635—Compounding ingredients
    • C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C04B2235/3472—Alkali metal alumino-silicates other than clay, e.g. spodumene, alkali feldspars such as albite or orthoclase, micas such as muscovite, zeolites such as natrolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C04B2235/3481—Alkaline earth metal alumino-silicates other than clay, e.g. cordierite, beryl, micas such as margarite, plagioclase feldspars such as anorthite, zeolites such as chabazite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/522—Oxidic
    • C04B2235/5228—Silica and alumina, including aluminosilicates, e.g. mullite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

本发明公开一种钛酸铝复合多孔陶瓷材料的制备方法，属于陶瓷材料领域。以钛酸铝熟料粉末、碱性长石粉末和莫来石纤维为原料制备的多孔陶瓷材料，先将氧化铝和氧化钛高温煅烧成钛酸铝熟料，再将其与碱性长石和莫来石等原料混合，并加入造孔剂、粘结剂、添加剂将其成型，然后采用空气气氛常压烧结工艺制备钛酸铝复合多孔陶瓷。本发明所述的钛酸铝复合多孔陶瓷具有高孔隙率、良好的力学性能和较低的热膨胀系数等优点，且本发明提供的制备方法其成本低廉，工艺简单，稳定性好。

Description

一种钛酸铝复合多孔陶瓷的制备方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷材料领域，特别涉及一种高孔隙率、低热膨胀系数的钛酸铝复合多孔陶瓷材料的制备方法。
背景技术：
随着国民经济的发展，航空航天、汽车工业、化工等领域迅速发展以及随之带来的环境污染问题都使陶瓷材料的性能要求不断提高。尤其是随着排放法规日益严格，进一步降低柴油机尾气污染物的排放，开发高性能的颗粒物过滤体材料已是重中之重。柴油机尾气中有害成分主要是固体颗粒物和氮氧化物，在排气装置中安装颗粒捕集技术是目前公认的最为有效的排放净化技术，也是目前商用前景最好的技术之一。但是由于其工作性质与环境的特殊性，这就要求制备材料既要拥有很高的微粒过滤效率，还要有很低的排气阻力，同时还应具备高抗热振性能和良好机械强度，以及耐热冲击性与耐腐蚀性。钛酸铝是目前所知唯一集低膨胀和耐高温于一体的结构材料，可用于抗高温热震且承载较小的部件，而该材料除了热膨胀系数低、耐高温外，还有良好的抗热震性、耐酸碱性能优异、制备成本低适合工业化生产等特点，因此以此为基体材料制备的多孔陶瓷可成功的应用于催化剂载体蜂窝陶瓷、机动车尾气颗粒过滤器等。
与本发明相近的技术是，中国专利文献CN105110813A公开了一种用溶胶-凝胶法制备凝胶烘干粉碎后以干凝胶为原料，而后加入造孔剂、助熔剂、添加剂等制备多孔钛酸铝块体的方法。CN102584313B公开了一种由拟薄水铝石或α-氧化铝与二氧化钛和稳定剂通过一步合成法直接反应合成钛酸铝，然后通过原位反应合成的莫来石晶须制备莫来石晶须增强钛酸铝多孔陶瓷材料。CN102781873A公开了一种将含有铝源粉末、镁源粉末、钛源粉末和硅源粉末以及造孔剂的混合物成型得到成型体，然后将所得到的成型体预烧成造孔剂法制备多孔钛酸铝镁的制造方法。但以上方法均采用氧化铝、氧化钛的生料直接制备陶瓷胚体，存在气孔率较低、工艺过程复杂等问题。
发明内容：
本发明的目的是提出一种钛酸铝复合多孔陶瓷材料的制备方法，以钛酸铝多孔熟料粉末、碱性长石粉末和莫来石纤维为原料制备多孔陶瓷材料，制得陶瓷具有高孔隙率、良好的力学性能和较低的热膨胀系数等优点，该材料具有气孔分布均匀的显微组织，开孔孔隙率最高可以达到70％以上。且其成本低廉，工艺简单，可用于制备催化剂载体、汽车尾气处理用的蜂窝陶瓷装置。
一种钛酸铝基复合多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于以钛酸铝熟料粉末为基础，并添加碱性长石和莫来石纤维为复合相制备多孔陶瓷；
步骤制备：(1)钛酸铝熟料的制备：氧化铝粉末、氧化钛粉末、氧化铁粉末和氧化镁粉末按照质量比1:(1～1.2):(0.08～0.088):(0.08～0.088)混合，加入无水乙醇湿磨5-5小时；湿混后的料浆干燥后放于刚玉坩锅内，在空气气氛下以5℃/min的速率升温加热到1550℃并保温2.5-3.5小时，然后自然冷却至室温，即得到钛酸铝多孔熟料；
(2)复合陶瓷粉末混合：把钛酸铝多孔熟料粉末、碱性长石粉末、莫来石纤维按照质量比7:2.5:0.5的比例混合，其中钛酸铝粉末、碱性长石粉末采用无水乙醇湿混3.5-4.5小时，然后加入莫来石纤维进行机械搅拌；
(3)多孔陶瓷制备：将所得陶瓷粉末混合物中加入造孔剂并以无水乙醇为介质搅拌均匀，之后进行干燥；将所得复合粉体进行成型，成型后样品在110℃烘干24h；将所得到的成型样品在高温电炉中于空气气氛中烧结。
进一步地，所述碱性长石为锶长石、二铝酸钙等。
进一步地，所述步骤(3)中的造孔剂为马铃薯淀粉，添加量为粉体质量的50wt％。
进一步地，所述步骤(3)中的成型方式为干压成型或挤出成型。
进一步地，干压成型采用的粘结剂为PVA或PVB中的一种，添加量为6vol％；挤出成型采用的添加剂为PVB、蜡乳浊液、硬脂酸、甘油，添加量分别为6vol％、7vol％、3vol％、3vol％。
进一步地，所述步骤(3)中的烧结条件为在高温炉中以1℃/min的速率升温至350℃保温1h后同速率升至600℃保温1h，然后以2℃/min的速率升至1350-1450℃保温3h。
与现有技术相比，本发明的优点是：
采用本发明的技术方案，通过控制烧结参数可以制备出性能优异的钛酸铝多孔熟料，该种多孔熟料具有堆积密度小、颗粒强度高的特点，以此为原料制备出的多孔陶瓷可以在保持强度的同时提高孔隙率并增大孔径，以达到提高蜂窝陶瓷工作效率、降低背压、易于再生从而延长工作寿命的目的。在制备熟料的过程中，钛酸铝晶粒在1300℃开始成核长大，随温度继续升高晶粒在1500℃基本完全长大成形，然后在1550℃下保温3h，在此过程中随着原子扩散晶界移动，晶胞互相接触形成烧结颈并不断生长，通过控制保温时间可以提前结束其生长进程，最终在晶粒内留下孔洞，得到优质钛酸铝多孔熟料。
然后采用熟料引入的方式，以钛酸铝粉末、碱性长石粉末、莫来石纤维为原料，通过空气气氛常压烧结工艺制备钛酸铝复合多孔陶瓷，成本低廉工艺简单，制备的陶瓷具有高孔隙率、良好的力学性能和较低的热膨胀系数。
附图说明
图1为本发明实施例2制得的钛酸铝多孔熟料粉末的制备方法SEM图。
图2为本发明一种钛酸铝-锶长石-莫来石多孔陶瓷材料的制备方法实施例2制得的样品XRD图谱。
图3为本发明实施例2制得的样品断面SEM图。
图4为本发明实施例2制得的样品孔径分布曲线。
具体实施方式
下面结合一些实施例更具体的描述本发明，但这些实施例并不用来限制本发明的范围，实施例中的实施条件可以根据具体需求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例一
(1)把20.64g氧化铝粉末，16.16g氧化钛粉末，1.6g氧化铁粉末，1.6g氧化镁粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h；
(2)湿混后的料浆干燥后放在刚玉坩锅内放入高温电炉中，在空气气氛下以5℃/min的速率升温加热到1550℃并保温3h，然后自然冷却至室温，即得到钛酸铝多孔熟料粉末。
(3)取28g上述步骤得到的钛酸铝多孔熟料粉末、10g锶长石粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h，然后将浆料转移至干燥烧杯中加入1g莫来石纤维进行机械搅拌3h。
(4)加入20g马铃薯淀粉，放在磁力搅拌器上55℃条件下进行搅拌1h。
(5)将混合好的浆料放在80℃烘干箱中进行干燥。加入6vol％的浓度为10％的PVB，过60目筛造粒，并去掉较大的团聚颗粒。将得到的复合粉体在压片机下干压成型，成型压力为3MPa，并保压30s，脱模后样品在110℃烘干24h。
(6)将上述步骤得到的成型样品放在高温电炉中，在空气气氛下以1℃/min的速率升温至350℃保温1h后同速率升至600℃保温1h，然后以2℃/min的速率升至1350保温3h，试样随炉冷却即得到钛酸铝-锶长石-莫来石多孔陶瓷材料。
采用压汞法测试样品的孔隙率为70％，孔径中值为17μm，三点弯曲法测试样品的抗弯强度为0.22MPa，热膨胀系数为3×10-6/K。
实施例二
(1)把20.64g氧化铝粉末，16.16g氧化钛粉末，1.60g氧化铁粉末，1.60g氧化镁粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h；
(2)湿混后的料浆干燥后放在刚玉坩锅内放入高温电炉中，在空气气氛下以5℃/min的速率升温加热到1550℃并保温3h，然后自然冷却至室温，即得到钛酸铝多孔熟料粉末。
(3)取28g上述步骤得到的钛酸铝多孔熟料粉末、10g锶长石粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h，然后将浆料转移至干燥烧杯中加入1g莫来石纤维进行机械搅拌3h。
(4)加入20g马铃薯淀粉，放在磁力搅拌器上55℃条件下进行搅拌1h。
(5)将混合好的浆料放在80℃烘干箱中进行干燥。加入6vol％的浓度为10％的PVB，过60目筛造粒，并去掉较大的团聚颗粒。将得到的复合粉体在压片机下干压成型，成型压力为3MPa，并保压30s，脱模后样品在110℃烘干24h。
(6)将上述步骤得到的成型样品放在高温电炉中，在空气气氛下以1℃/min的速率升温至350℃保温1h后同速率升至600℃保温1h，然后以2℃/min的速率升至1400保温3h，试样随炉冷却即得到钛酸铝-锶长石-莫来石多孔陶瓷材料。
采用压汞法测试样品的孔隙率为70％，孔径中值为20μm，三点弯曲法测试样品的抗弯强度为0.34MPa，热膨胀系数为3×10-6/K。
图1为本发明实施例2制得的钛酸铝多孔熟料粉末的制备方法SEM图。图2是实施例2制得的样品XRD图谱，由图2可以看出主要相为钛酸铝和锶长石，且杂质含量较少。图3是实施例2制得的样品断面SEM图，由图3可观察到陶瓷中的气孔分布均匀，且为开气孔互相贯通，有较高的孔隙率。图4是实施例2制得的样品孔径分布曲线，由图4可知陶瓷中的孔径峰值在20μm左右，气孔大且孔径分布范围窄，具有优秀的孔性能。
实施例三
(1)把20.64g氧化铝粉末，16.16g氧化钛粉末，1.6g氧化铁粉末，1.6g氧化镁粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h；
(2)湿混后的料浆干燥后放在刚玉坩锅内放入高温电炉中，在空气气氛下以5℃/min的速率升温加热到1550℃并保温3h，然后自然冷却至室温，即得到钛酸铝多孔熟料粉末。
(3)取28g上述步骤得到的钛酸铝多孔熟料粉末、10g锶长石粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h，然后将浆料转移至干燥烧杯中加入1g莫来石纤维进行机械搅拌3h。
(4)加入20g马铃薯淀粉，放在磁力搅拌器上55℃条件下进行搅拌1h。
(5)将混合好的浆料放在80℃烘干箱中进行干燥。加入6vol％的浓度为10％的PVB，过60目筛造粒，并去掉较大的团聚颗粒。将得到的复合粉体在压片机下干压成型，成型压力为3MPa，并保压30s，脱模后样品在110℃烘干24h。
(6)将上述步骤得到的成型样品放在高温电炉中，在空气气氛下以1℃/min的速率升温至350℃保温1h后同速率升至600℃保温1h，然后以2℃/min的速率升至1450保温3h，试样随炉冷却即得到钛酸铝-锶长石-莫来石多孔陶瓷材料。
采用压汞法测试样品的孔隙率为40％，孔径中值为15μm，三点弯曲法测试样品的抗弯强度为9.00MPa，热膨胀系数为2×10-6/K。
实施例四
(1)把16.73g氧化铝粉末，20.07g氧化钛粉末，1.6g氧化铁粉末，1.6g氧化镁粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h；
(2)湿混后的料浆干燥后放在刚玉坩锅内放入高温电炉中，在空气气氛下以5℃/min的速率升温加热到1550℃并保温3h，然后自然冷却至室温，即得到钛酸铝多孔熟料粉末。
(3)取28g上述步骤得到的钛酸铝多孔熟料粉末、10g锶长石粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h，然后将浆料转移至干燥烧杯中加入1g莫来石纤维进行机械搅拌3h。
(4)加入20g马铃薯淀粉，放在磁力搅拌器上55℃条件下进行搅拌1h。
(5)将混合好的浆料放在80℃烘干箱中进行干燥。加入6vol％的浓度为10％的PVB，过60目筛造粒，并去掉较大的团聚颗粒。将得到的复合粉体在压片机下干压成型，成型压力为3MPa，并保压30s，脱模后样品在110℃烘干24h。
(6)将上述步骤得到的成型样品放在高温电炉中，在空气气氛下以1℃/min的速率升温至350℃保温1h后同速率升至600℃保温1h，然后以2℃/min的速率升至1350保温3h，试样随炉冷却即得到钛酸铝-锶长石-莫来石多孔陶瓷材料。
采用压汞法测试样品的孔隙率为75％，孔径中值为20μm，三点弯曲法测试样品的抗弯强度为0.83MPa，热膨胀系数为3×10-6/K。
实施例五
(1)把16.73g氧化铝粉末，20.07g氧化钛粉末，1.6g氧化铁粉末，1.6g氧化镁粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h；
(2)湿混后的料浆干燥后放在刚玉坩锅内放入高温电炉中，在空气气氛下以5℃/min的速率升温加热到1550℃并保温3h，然后自然冷却至室温，即得到钛酸铝多孔熟料粉末。
(3)取28g上述步骤得到的钛酸铝多孔熟料粉末、10g锶长石粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h，然后将浆料转移至干燥烧杯中加入1g莫来石纤维进行机械搅拌3h。
(4)加入20g马铃薯淀粉，放在磁力搅拌器上55℃条件下进行搅拌1h。
(5)将混合好的浆料放在80℃烘干箱中进行干燥。加入6vol％的浓度为10％的PVB，7vol％蜡乳浊液、3vol％硬脂酸、3vol％甘油搅拌均匀后，与得到的复合粉体70～75％充分混练，经陈腐、除杂后挤出得到蜂窝陶瓷胚体，并在110℃烘干24h。
(6)将上述步骤得到的成型样品放在高温电炉中，在空气气氛下以1℃/min的速率升温至350℃保温1h后同速率升至600℃保温1h，然后以2℃/min的速率升至1400保温3h，试样随炉冷却即得到钛酸铝-锶长石-莫来石多孔陶瓷材料。
采用压汞法测试样品的孔隙率为70％，孔径中值为25μm，三点弯曲法测试样品的抗弯强度为2.2MPa，热膨胀系数为3×10-6/K。
实施例六
(1)把16.73g氧化铝粉末，20.07g氧化钛粉末，1.6g氧化铁粉末，1.6g氧化镁粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h；
(2)湿混后的料浆干燥后放在刚玉坩锅内放入高温电炉中，在空气气氛下以5℃/min的速率升温加热到1550℃并保温3h，然后自然冷却至室温，即得到钛酸铝多孔熟料粉末。
(3)取28g上述步骤得到的钛酸铝多孔熟料粉末、10g锶长石粉末放于球磨罐中，加入无水乙醇湿混4h，然后将浆料转移至干燥烧杯中加入1g莫来石纤维进行机械搅拌3h。
(4)加入20g马铃薯淀粉，放在磁力搅拌器上55℃条件下进行搅拌1h。
(5)将混合好的浆料放在80℃烘干箱中进行干燥。加入6vol％的浓度为10％的PVB，7vol％蜡乳浊液、3vol％硬脂酸、3vol％甘油搅拌均匀后，与得到的复合粉体70～75％充分混练，经陈腐、除杂后挤出得到蜂窝陶瓷胚体，并在110℃烘干24h。
(6)将上述步骤得到的成型样品放在高温电炉中，在空气气氛下以1℃/min的速率升温至350℃保温1h后同速率升至600℃保温1h，然后以2℃/min的速率升至1350保温3h，试样随炉冷却即得到钛酸铝-锶长石-莫来石多孔陶瓷材料。
采用压汞法测试样品的孔隙率为50％，孔径中值为15μm，三点弯曲法测试样品的抗弯强度为7MPa，热膨胀系数为3×10-6/K。
本发明虽然只给出了六个实施例，但是实现本发明所涉及的技术构思及特点都被视为在所附权利要求书的范围内。因此，本发明在不超出权利要求书限制的范围内不受限制。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钛酸铝基复合多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于以钛酸铝熟料粉末为基础，并添加碱性长石和莫来石纤维为复合相制备多孔陶瓷；该复合多孔陶瓷采用以下步骤制备：(1)钛酸铝熟料的制备：氧化铝粉末、氧化钛粉末、氧化铁粉末和氧化镁粉末按照质量比1:(1～1.2):(0.08～0.088):(0.08～0.088)混合，加入无水乙醇湿磨5-5小时；湿混后的料浆干燥后放于刚玉坩锅内，在空气气氛下以5℃/min的速率升温加热到1550℃并保温2.5-3.5小时，然后自然冷却至室温，即得到钛酸铝多孔熟料；
(2)复合陶瓷粉末混合：把钛酸铝多孔熟料粉末、碱性长石粉末、莫来石纤维按照质量比7:2.5:0.5的比例混合，其中钛酸铝粉末、碱性长石粉末采用无水乙醇湿混3.5-4.5小时，然后加入莫来石纤维进行机械搅拌；
(3)多孔陶瓷制备：将所得陶瓷粉末混合物中加入造孔剂并以无水乙醇为介质搅拌均匀，之后进行干燥；将所得复合粉体进行成型，成型后样品在110℃烘干24h；将所得到的成型样品在高温电炉中于空气气氛中烧结。
2.如权利要求1所述的钛酸铝基复合多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于所述碱性长石为锶长石、二铝酸钙。
3.根据权利要求1所述的钛酸铝基复合多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的造孔剂为马铃薯淀粉，添加量为粉体质量的50wt％。
4.根据权利要求1所述的钛酸铝基复合多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的成型方式为干压成型或挤出成型。
5.根据权利要求4所述的多孔钛酸铝陶瓷的成型方法，其特征在于：干压成型采用的粘结剂为PVA或PVB中的一种，添加量为6vol％；挤出成型采用的添加剂为PVB、蜡乳浊液、硬脂酸、甘油，添加量分别为6vol％、7vol％、3vol％、3vol％。
6.根据权利要求1所述的钛酸铝基复合多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的烧结条件为在高温炉中以1℃/min的速率升温至350℃保温1h后同速率升至600℃保温1h，然后以2℃/min的速率升至1350-1450℃保温3h。
CN201811140965.5A 2018-09-28 2018-09-28 一种钛酸铝复合多孔陶瓷的制备方法 Pending CN108863351A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811140965.5A CN108863351A (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种钛酸铝复合多孔陶瓷的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811140965.5A CN108863351A (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种钛酸铝复合多孔陶瓷的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108863351A true CN108863351A (zh) 2018-11-23

Family

ID=64324760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811140965.5A Pending CN108863351A (zh) 2018-09-28 2018-09-28 一种钛酸铝复合多孔陶瓷的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108863351A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110964525A (zh) * 2019-11-20 2020-04-07 闽南师范大学 一种多色光的硬质发光石及其制备工艺
CN112174688A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 北京科技大学 采用两步法固相烧结工艺制备钛酸铝复合多孔陶瓷的方法
CN112778008A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 松山湖材料实验室 钛酸铝多孔陶瓷及其制备方法以及多孔介质燃烧器
CN113045328A (zh) * 2021-05-06 2021-06-29 中铭富驰（苏州）纳米高新材料有限公司 多孔陶瓷板的制备方法以及高精密陶瓷多孔平台
WO2022026236A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 Corning Incorporated Aluminum titanate-feldspar ceramic bodies, batch mixtures, and methods of manufacture
CN116693324A (zh) * 2023-08-07 2023-09-05 天津南极星隔热材料有限公司 具有多级孔结构的轻质隔热钛酸铝多孔陶瓷的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101244935A (zh) * 2008-03-19 2008-08-20 李素芳 复合钛酸铝陶瓷管的制备方法
CN101607830A (zh) * 2009-07-16 2009-12-23 安吉县杭达耐火材料有限公司 一种纤维增强钛酸铝复合材料以及制品的制备方法
CN102740947A (zh) * 2009-12-21 2012-10-17 美商绩优图科技股份有限公司 经纤维强化的多孔性基材
CN108178658A (zh) * 2018-01-17 2018-06-19 山东科技大学 一种粉煤灰为原料制备钛酸铝莫来石复合多孔陶瓷的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101244935A (zh) * 2008-03-19 2008-08-20 李素芳 复合钛酸铝陶瓷管的制备方法
CN101607830A (zh) * 2009-07-16 2009-12-23 安吉县杭达耐火材料有限公司 一种纤维增强钛酸铝复合材料以及制品的制备方法
CN102740947A (zh) * 2009-12-21 2012-10-17 美商绩优图科技股份有限公司 经纤维强化的多孔性基材
CN108178658A (zh) * 2018-01-17 2018-06-19 山东科技大学 一种粉煤灰为原料制备钛酸铝莫来石复合多孔陶瓷的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XUEQIAN WANG等: "Porous aluminum titanate‒strontium feldspar‒mullite fiber composite ceramics with enhanced pore structures and mechanical properties", 《CERAMICS INTERNATIONAL》 *
冯厚坤等: "两步法制备多孔钛酸铝陶瓷", 《材料科学与工程学报》 *
赵根发: "颗粒过滤器用低膨胀高强多孔复合材料的制备及性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110964525A (zh) * 2019-11-20 2020-04-07 闽南师范大学 一种多色光的硬质发光石及其制备工艺
CN110964525B (zh) * 2019-11-20 2022-09-20 闽南师范大学 一种多色光的硬质发光石及其制备工艺
WO2022026236A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 Corning Incorporated Aluminum titanate-feldspar ceramic bodies, batch mixtures, and methods of manufacture
CN112174688A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 北京科技大学 采用两步法固相烧结工艺制备钛酸铝复合多孔陶瓷的方法
CN112778008A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 松山湖材料实验室 钛酸铝多孔陶瓷及其制备方法以及多孔介质燃烧器
CN113045328A (zh) * 2021-05-06 2021-06-29 中铭富驰（苏州）纳米高新材料有限公司 多孔陶瓷板的制备方法以及高精密陶瓷多孔平台
CN113045328B (zh) * 2021-05-06 2023-02-17 中铭富驰（苏州）纳米高新材料有限公司 多孔陶瓷板的制备方法以及高精密陶瓷多孔平台
CN116693324A (zh) * 2023-08-07 2023-09-05 天津南极星隔热材料有限公司 具有多级孔结构的轻质隔热钛酸铝多孔陶瓷的制备方法
CN116693324B (zh) * 2023-08-07 2023-10-13 天津南极星隔热材料有限公司 具有多级孔结构的轻质隔热钛酸铝多孔陶瓷的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108863351A (zh) 一种钛酸铝复合多孔陶瓷的制备方法
JP6625596B2 (ja) 多孔性セラミック物品およびその製造方法
US9376347B2 (en) Porous ceramic article and method of manufacturing the same
US20180154549A1 (en) Porous ceramic article and method of manufacturing the same
US20100300053A1 (en) Ceramic honeycomb structures
EP2266932B1 (en) Porous ceramic member and filter
JP2002068854A (ja) アルミナ多孔体及びその製造方法
JP5587420B2 (ja) 排ガス浄化フィルタ及びその製造方法
JP2010195634A (ja) チタン酸アルミニウム系セラミックス焼結体の製造方法およびチタン酸アルミニウム系セラミックス焼結体
US20110171099A1 (en) Process for manufacturing a porous sic material
CN111362705A (zh) 一种多孔氮化硅陶瓷及其制备方法
CN1318347C (zh) 低热膨胀堇青石陶瓷蜂巢状物及其制备方法
JP5365794B2 (ja) 触媒担持用セラミックフィルタ及びその製造方法
CN116283213B (zh) 一种堇青石及其制备方法
JPH0585814A (ja) コージエライト質ハニカム構造体の製造法
CN108101532B (zh) 一种先兆性SrTiO3/CaTiO3复合储能陶瓷的制备方法
WO2010143494A1 (ja) 柱状チタン酸アルミニウム及びその製造方法並びにハニカム構造体
JP5445997B2 (ja) ハニカムフィルタ
CN105084932A (zh) 一种挤压莰烯/氮化硅冷冻坯体制备定向多孔氮化硅陶瓷的方法
WO2010143493A1 (ja) 柱状チタン酸アルミニウム及びその製造方法並びにハニカム構造体
JPH11322434A (ja) 結晶性乱層構造窒化硼素含有複合セラミックス焼結体
JPH02208269A (ja) セラミック多孔体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181123