硅藻土多孔陶瓷的烧结过程研究_张学斌

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1、2005年第6期中国非金属矿工业导刊总第51期[试验研究]硅藻土多孔陶瓷的烧结过程研究12344张学斌，胡晓翠，徐俊，刘杏芹，孟广耀(1.合肥工业大学材料科学与工程学院，合肥230009；2.华东冶金地质勘察局中心实验室，合肥230026；3.安徽省计量测试研究所，合肥230022；4.中国科技大学材料科学与工程系，合肥230026)摘要：本文采用注浆成型法获得了硅藻土多孔陶瓷的坯料，在不同的温度(800～1300℃)下烧结制备出硅藻土多孔陶瓷，测试了样品孔隙率和体积密度的变化，结合XRD、SEM、DTA

2、/TG和DIL等手段，对硅藻土的烧结过程进行了研究。关键词：硅藻土；多孔陶瓷；烧结过程中图分类号：O484文献标识码：A文章编号：1007-9386(2005)06-0030-041引言结，保温时间2h，获得不同的硅藻土多孔陶瓷样多孔陶瓷由于具有分离效率高、节约能源、耐品。热性和耐蚀性好、结构稳定等突出优点，受到人们2.2样品的表征的普遍重视。目前，商品化的多孔陶瓷主要以(1)气孔率和体积密度Al2O3、SiC、ZrO2和莫来石为主要原料，并取得了良用静液天平按阿基米德法测量不同温度下烧结好的效果。然而，

3、这些材料的高价格和制备过程中样品的气孔率Po和体积密度Do，计算方法如下：高的烧成温度，限制了多孔陶瓷在许多方面的推广W3-W1W1[1-3]Po=；Do=和应用。因此，寻找合适的原材料，降低成本价W3-W2W3-W2格和烧结温度，对于多孔陶瓷的广泛应用有着积极式中，W1为样品烘干以后的重量，W2为样品煮沸2h的促进作用。以后在水中的重量，W3为样品从水中取出，拭去表硅藻土来源广泛，价格低廉，本身就具有大量面水后的重量。[4]微孔，因此是制备多孔陶瓷的新原料。又由于材料(2)显微形貌分析的纯度不高，烧结温

4、度较氧化铝等要低。采用硅藻烧结样品在扫描电镜(HITACHI-X-650型)上作土为原料，可以很经济地制得孔径小、孔径分布窄显微形貌分析，放大倍数500倍。[5][6][7]的多孔陶瓷。孙宏伟、李青、苏雪筠和P.V.(3)物相分析[8,9]Vasconcelos等人用不同的成型方法制备出硅藻土在Phlips-X′-PerPro型X-衍射仪上做不同温多孔陶瓷。要想控制硅藻土多孔陶瓷的微结构和性度烧结样品的物相分析，试验条件：Cu靶，Kα滤能，就要控制材料的烧结过程。目前，虽然有越来光片，扫描速度2°/min

5、，电压40V，电流30mA。越多的人在从事硅藻土多孔陶瓷的研制工作，但是(4)热分析(DTA/TG)对硅藻土烧结过程的研究却鲜有涉及，因此研究硅在TA-50型热分析仪上进行，试验条件：参比藻土多孔陶瓷的烧结过程是很有必要的。物Al2O3，白金坩埚,Pt-PtRh热电偶，样品重量10～本文采用注浆成型的方法制备硅藻土多孔陶瓷15mg，升温速率10℃/min。的坯料，对硅藻土的烧结过程进行了研究。(5)热膨胀分析2实验部分热膨胀分析在DIL402C型热膨胀仪上进行，样2.1样品的制备品长度变化由水冷式LVDT

6、传输器测量，传输器与以硅藻土(产地：浙江嵊州，粉体粒径小于600样品间的感应压力小于0.2N,空气气氛，气体流速目)为主要原料，加入适量水，配制成固含量为50%18L/h，升温速率10℃/min。的泥浆，陈腐1d以后，采用注浆成型的工艺，制备收稿日期：2005-07-04出一定形状的硅藻土湿坯。自然干燥以后，将干坯作者简介：张学斌，男，31岁，副教授，材料物理与化学分别在800～1300℃的不同温度下(间隔50℃)进行烧专业。302005年第6期中国非金属矿工业导刊总第51期3结果和讨论3.1烧结温度对硅

7、藻土多孔陶瓷体积密度和孔隙率的影响图1是样品经不同温度烧结以后的孔隙率和体积密度。样品的孔隙率随着烧结温度的升高逐渐下降，而且下降的速度越来越快。随着烧结温度的升高，体积密度变化总的趋势是逐渐升高，但是升高的速度有所不同。从图中可以看出，在800℃到1350℃的温度区间，硅藻土的烧结过程可以分为三个阶段。图2不同温度烧结以后硅藻土的XRD图谱英。此后随着温度的进一步升高，方石英的含量逐渐增加，石英含量相应减少。可以看出，在硅藻土烧结的第一阶段，石英尚未开始真正烧结，主要是发生了非定型SiO2向石英的转变。

8、在第二个阶段，主要发生的有两个反应，图1不同烧结温度样品的体积密度和孔隙率一是石英颗粒的烧结，另外一个就是石英向方石英的相变。在第三个阶段，石英向方石英的相变完第一阶段(800～1000℃)，孔隙率随温度的升高成，主要的反应就是方石英的烧结。而缓慢下降，体积密度缓慢上升；第二阶段(1000～3.3硅藻土热分析(DTA/TG)1250℃)，孔隙率随温度下降的速率明显提高，体积[10]800℃硅藻土的差热和热重分析在许多文献中密度