冷冻干燥法制备Al_2O_3多孔陶瓷工艺及成孔机理研究

【摘要】多孔陶瓷（Porousceramic）是一种新型的绿色陶瓷材料，具有超轻、高比强度、高比刚度、高能量吸收、发达的比表面积以及独有的物理特性，还兼具减震、隔热、散热、吸声、电磁屏蔽、渗透性等功能。冷冻干燥法作为环保型绿色工艺，逐渐成为一种制备多孔陶瓷的新方法。在采用冷冻干燥法制备多孔陶瓷材料的过程中，多孔陶瓷的孔隙结构主要由冰晶形貌决定，而孔隙结构又直接影响多孔陶瓷的性能，因此对冰晶形貌和冷冻工艺的控制研究具有重要意义。本文对固相含量、冷冻温度、烧结温度、添加剂等因素对氧化铝多孔陶瓷显微结构、气孔率和抗压强度的影响进行了详细研究，并探讨了成孔机理。研究结果表明，通过对冷冻干燥工艺过程的控制，制备出了具有高气孔率、高强度、呈层片状和蜂窝状复杂孔隙结构的氧化铝多孔陶瓷材料。浆料中的固相含量对多孔陶瓷的气孔率及抗压强度有着较大影响，当固相含量由11vol%增加到43vol%，气孔率从72%下降到19%，抗压强度由12MPa增加到33MPa。当固相含量不变时，随着烧结温度的升高，气孔率及孔径在减小，而抗压强度在增加。以水玻璃为粘结剂，可以显著提高多孔陶瓷的机械强度，但会对气孔率有一定的影响，少量添加水玻璃可以提高抗压强度，当水玻璃加入量超过30wt%后，气孔率和抗压强度开始减小。在水基陶瓷浆料中添加一定比例的抗冻剂甘油，配制出不同浓度的水-甘油基陶瓷浆料后进行烧结，对比实验发现，宏观裂纹明显减少，抗压强度增加。使用水玻璃作为粘结剂，在烧结后的样品中含有钠离子，对高温性能有一定影响。以聚乙烯醇作为粘结剂代替水玻璃，样品多孔显微结构发生明显改变，由层片状变为蜂窝状，气孔率增加，常温下抗压强度略有降低，但高温使用环境下性能稳定。兼具分散和粘结功能的聚丙烯酰胺作为粘结剂使用时，分散效果较好，可以制备出低固相含量、高气孔率和大孔径的多孔陶瓷。在采用冷冻干燥工艺制备氧化铝多孔陶瓷的过程中，通过控制工艺过程，选择不同的添加剂和工艺参数，可以制备出具有不同微观结构和使用目的的多孔陶瓷产品，用于不同的环境。
【作者】罗震峰；
【导师】冯小明；
【作者基本信息】陕西理工学院，材料加工工程，2013，硕士
【关键词】冷冻干燥法；多孔陶瓷；力学性能；孔结构；添加剂；

【参考文献】
[1]张薇薇.英语主要动词延长成分之系统功能语言学研究[D].内蒙古大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[2]王露阳.供应链融资中预付账款模式下中小企业信用风险评价研究[D].贵州财经大学,金融,2013,硕士.
[3]李明娟.嘧啶类衍生物的光诱导反应动力学研究[D].浙江理工大学,应用化学,2013,硕士.
[4]孙雪敏.最小二乘问题与多矩阵分裂可行性问题[D].南京邮电大学,应用数学,2013,硕士.
[5]吴华勋.β肾上腺素受体信号对佐剂性关节炎大鼠树突细胞及成纤维样滑膜细胞的影响[D].安徽医科大学,药理学,2014,博士.
[6]范忠胜,于喜林,王南.天津滨海快轨车辆国产化[J].现代城市轨道交通.2007(06)
[7]赵云云.大众传媒对我国艾滋病污名化的影响研究[D].山西师范大学,社会学,2014,硕士.
[8]戴仁彪.国际恐怖主义犯罪基本问题探析[D].湘潭大学,法律,2003,硕士.
[9]王孝娟.基于MOEMS扫描光栅微镜的微型近红外光谱仪的控制与信号获取系统[D].重庆大学,仪器仪表工程（专业学位）,2014,硕士.
[10]孙熠璇.基于虚拟环境训练及视觉运动辨识的上肢康复技术研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2014,硕士.
[11]贺博.《行政许可法》视角下的法治政府建设[D].中国社会科学院研究生院,行政法（专业学位）,2014,硕士.
[12]原凯红.基于SPC对Z机械公司产品质量问题的分析研究[D].内蒙古科技大学,企业管理,2014,硕士.
[13]苏怀智.大坝安全监控感智融合理论和方法及应用研究[D].河海大学,2002.
[14]申晓宁,郭毓,陈庆伟,胡维礼.一种保持群体多样性的多目标遗传算法[J].控制与决策,2008,12:1435-1440.
[15]吴青峻,吴凡,孙理斌,胡晓琳,叶鸣,徐越,史斌,谢昊,夏娟,蒋建中,张冬仙.基于表面等离子激元的超薄金属减色滤波器的研究[J].物理学报,2014,20:328-333.
[16]孙鹏.论大提琴演奏中的心理与美感意识[D].西安音乐学院,大提琴演奏,2014,硕士.
[17]初杨.村上春树文学作品中的自然[D].山东师范大学,日语语言文学,2013,硕士.
[18]史春夏.模拟飞行实验对内皮细胞释放ET-1、HO-1及氧化应激的影响[D].南方医科大学,临床医学,2012,硕士.
[19]杨凌霞.时域等效边缘电磁流方法及其在电磁散射中的应用[D].西安电子科技大学,无线电物理,2003,硕士.
[20]王保伟,孙启梅.石墨烯在光催化水解制氢中的应用[J].化工进展,2012,10:2245-2251+2259.
[21]刘娜.师范生职业素质实证研究[D].山西师范大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[22]段云.鲕状赤铁矿深度还原磁选工艺研究[D].东北大学,冶金工程,2010,硕士.
[23]刘睦.列车超速防护系统的全电子自动切换方案[J].铁道通信信号.2008(05)
[24]张晓瑶.沈阳联通自有营业厅体验终端管理系统的开发与实现[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[25]朱立超.基于位置的社交网络中个性化路径推荐算法的研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2014,硕士.
[26]刘红才.GaN-MOCVD反应室的CFD数值模拟计算[D].西安电子科技大学,材料物理与化学,2012,硕士.
[27]王凤廷.典型碳纳米结构与小分子相互作用的理论研究[D].吉林大学,2012.
[28]李孟.基于.NET的电子商务平台创建及安全技术应用[D].河北工程大学,计算机技术,2012,硕士.
[29]林靖.虚构的历史化与历史的虚构化[D].复旦大学,中国文学古今演变,2012,硕士.
[30]杨杰,叶晨洲,周越,陈念贻.二叉决策树生成算法的VC维上界[J].计算机仿真,2005,02:74-78+126.
[31]王艳琦.硫氧还蛋白-1参与雌激素在过氧化氢诱导的心肌细胞凋亡中的保护作用[D].广西医科大学,肿瘤心胸外科学（专业学位）,2013,硕士.
[32]纪军.免疫电化学传感器及其在炭疽芽孢检测中应用的研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,2003.
[33]王成浩.企业IT信息管理系统项目中的沟通管理[D].上海交通大学,IT项目管理（专业学位）,2012,硕士.
[34]许铭涛.拱形与配风方式对链条炉燃烧性能影响的数值模拟研究[D].哈尔滨理工大学,热能工程,2013,硕士.
[35]韩海姣.导引头钢丝绳传动张紧装置研制及加速寿命试验模型研究[D].哈尔滨工业大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[36]赵东.联合顺次法治疗膝关节骨性关节炎的临床研究[D].湖北中医药大学,中医骨伤科学（专业学位）,2013,硕士.
[37]宋丹丹.高血尿酸与胰岛素抵抗及血脂的相关性研究[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[38]信纪军.CNTs/Al复合材料的焊接工艺研究[D].南昌航空大学,航空宇航制造工程,2013,硕士.
[39]张松涛.晚清铁路路网规划思想研究[D].广西师范大学,中国近现代史,2003,硕士.
[40]冯玉才.64位诱惑[J].软件世界,2005,08:88.
[41]李方正.产业集群与人才集群耦合机制研究[D].辽宁工程技术大学,产业经济学,2012,硕士.
[42]马腾.我国量刑规范化现状评析及完善思路[D].甘肃政法学院,刑法学,2011,硕士.
[43]邝诗.基于IS010015国际标准的职校教师培训质量管理体系研究[D].广东技术师范学院,职业技术教育学,2014,硕士.
[44]戚传振.可视化导光板注射压缩模具的设计与实验[D].北京化工大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[45]徐佳贵.地方士人与晚清地方教育转型[D].复旦大学,专门史,2012,硕士.
[46]李程远.高性能PC集群的研究与应用[D].浙江大学,2004.
[47]李晓海.电气化铁道负序和谐波的基本特征及其检测新方法研究[D].湖南大学,电气工程,2012,硕士.
[48]袁文博.内蒙古博物院馆藏文物动态管理系统研究与开发[D].内蒙古大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[49]海颖,孟刚,张素敏.医疗器械不良事件监测工作的信息化建设[J].中国药物警戒,2005,01:25-28.
[50]罗锦文.农村金融风险管理研究[D].广西师范大学,工商管理,2013,硕士.