本文關(guān)鍵詞：鈦酸鋁蜂窩陶瓷的制備與性能研究

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【摘要】：伴隨著我國汽車保有量的快速增長,因為發(fā)動機尾氣而產(chǎn)生的空氣污染日益嚴重,因此發(fā)動機尾氣凈化變得格外重要。目前在發(fā)動機尾氣凈化領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛有堇青石蜂窩陶瓷和碳化硅蜂窩陶瓷,盡管堇青石熱膨脹系數(shù)較低,但是其熔點低不適合在1100℃以上長期工作,碳化硅陶瓷熔點較高,但是其熱膨脹系數(shù)較高,且成本較高。鈦酸鋁蜂窩陶瓷是目前所知道耐高溫材料中熱膨脹系數(shù)最低的一種,有比堇青石更低的熱膨脹系數(shù)和較高的熔點。但是鈦酸鋁具有兩個缺點：一是在850℃-1300℃范圍內(nèi)容易發(fā)生分解,二是冷卻過程中會產(chǎn)生大量的微裂紋使其強度降低,嚴重制約了鈦酸鋁的應(yīng)用。本文在參考了鈦酸鋁的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,選用鍶長石、鎂長石、鈣長石、莫來石等作為穩(wěn)定劑來解決鈦酸鋁容易發(fā)生熱分解和強度低的缺點。實驗證明：(1)使用氧化鍶、氧化硅、氧化鈣作為添加劑能夠制備出具有較低熱膨脹系數(shù)的鈦酸鋁蜂窩陶瓷,但是其機械強度較低。使用氧化鋇、氧化鈣、以及氧化硅的組合作為復(fù)合添加劑加入到鈦酸鋁中所合成的鈦酸鋁蜂窩陶瓷仍具有較低的熱膨脹系數(shù)。使用鎂鋁硅酸鹽、氧化鋇、氧化硅制備的鈦酸鋁蜂窩陶瓷具有較高的抗壓強度,但是其熱膨脹系數(shù)較差。使用鎂鋁硅酸鹽和氧化硅作為復(fù)合添加劑所制備的400目鈦酸鋁蜂窩陶瓷具有熱膨脹系數(shù)低、機械強度大、擠壓簡單等優(yōu)點,鎂鋁硅酸鹽和氧化硅的加入有效減輕了鈦酸鋁的熱分解,同時在低熱膨脹系數(shù)和高機械強度之間找到了平衡點,制備出了熱膨脹系數(shù)小于0.7×10-6(室溫-1000℃)的鈦酸鋁蜂窩陶瓷,同時其軸向抗壓強度達到32Mpa,但是隨著鎂鋁硅酸鹽含量的增加其熱膨脹系數(shù)逐漸升高。(2)為了提高鈦酸鋁蜂窩陶瓷的孔隙率,使用鎂鋁硅酸鹽、氧化硅作為添加劑,以馬鈴薯淀粉和石墨作為造孔劑制備出了多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷,所制備的多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷強度有所降低,其熱膨脹系數(shù)略有增大。所制備的400目鈦酸鋁蜂窩陶瓷抗壓強度達到20Mpa,其孔隙率達到33%,吸水率達到14%。在以氧化鋁和氧化鈦為主要原料,鎂鋁硅酸鹽、氧化硅作為穩(wěn)定劑合成鈦酸鋁的基礎(chǔ)上,向其中添加鈦酸鋁粉能夠有效降低其燒結(jié)溫度。這不僅可以減少能源的浪費,還可以解決因為高溫燒結(jié)過程中液相填充孔隙而造成的造孔難問題。
【關(guān)鍵詞】：擠壓成型 蜂窩陶瓷 鈦酸鋁 低熱膨脹系數(shù) 發(fā)動機尾氣凈化
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 汽車尾氣的危害12
• 1.3 多孔陶瓷簡介12-15
• 1.3.1 多孔陶瓷的分類12-13
• 1.3.2 多孔陶瓷的性能13
• 1.3.3 多孔陶瓷的應(yīng)用13-14
• 1.3.4 多孔陶瓷的制備14-15
• 1.3.5 多孔陶瓷的干燥15
• 1.4 發(fā)動機尾氣催化凈化用蜂窩陶瓷簡介15-17
• 1.5 鈦酸鋁材料的簡介、晶體結(jié)構(gòu)17-20
• 1.5.1 鈦酸鋁簡介17
• 1.5.2 鈦酸鋁蜂窩陶瓷簡介17-18
• 1.5.3 Al_2O_3-TiO_2體系和鈦酸鋁晶體結(jié)構(gòu)18
• 1.5.4 鈦酸鋁的合成18-20
• 1.6 蜂窩陶瓷的擠壓成型20-23
• 1.6.1 蜂窩陶瓷擠壓模具設(shè)計20-21
• 1.6.2 影響擠壓成型的因素21-22
• 1.6.3 蜂窩陶瓷的擠壓成型過程22-23
• 1.7 鈦酸鋁陶瓷的研究現(xiàn)狀的未來發(fā)展趨勢23-26
• 1.7.1 鈦酸鋁的制備方法23
• 1.7.2 鈦酸鋁的改性23-26
• 1.7.2.1 單一添加劑23-25
• 1.7.2.2 復(fù)合添加劑25-26
• 1.8 本課題研究內(nèi)容及研究意義26-29
• 第二章 實驗原料和研究方法29-39
• 2.1 引言29
• 2.2 實驗所用的原料29-31
• 2.3 實驗所使用的儀器和設(shè)備31-32
• 2.4 實驗方案及技術(shù)路線32-34
• 2.4.1 實驗工藝流程32
• 2.4.2 鈦酸鋁蜂窩陶瓷制備32-34
• 2.5 檢測與表征34-39
• 2.5.1 激光粒度分析34
• 2.5.2 X射線衍射分析(XRD)34-35
• 2.5.3 掃描電鏡分析(SEM)35
• 2.5.4 壓汞儀35
• 2.5.5 力學(xué)強度35-36
• 2.5.6 熱膨脹儀36-37
• 2.5.7 吸水率的測定37-39
• 第三章 不同添加劑穩(wěn)定的鈦酸鋁蜂窩陶瓷的制備及其性能研究39-57
• 3.1 引言39
• 3.2 使用氧化鍶、氧化鈣、氧化硅做穩(wěn)定劑制備的鈦酸鋁蜂窩陶瓷39-44
• 3.2.1 鈦酸鋁擠壓泥料的制備39-40
• 3.2.2 鈦酸鋁蜂窩陶瓷擠壓成型燒結(jié)40-42
• 3.2.3 鈦酸鋁蜂窩陶瓷的XRD分析42
• 3.2.4 鈦酸鋁蜂窩陶瓷的SEM分析42-44
• 3.2.5 鈦酸鋁蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)分析44
• 3.3 鎂鋁硅酸鹽、氧化硅作添加劑制備鈦酸鋁蜂窩陶瓷44-51
• 3.3.1 鈦酸鋁擠壓泥料的制備44-45
• 3.3.2 鈦酸鋁蜂窩陶瓷擠壓成型燒結(jié)45-46
• 3.3.3 X射線衍射分析46-47
• 3.3.4 掃描電鏡分析47-48
• 3.3.5 熱膨脹系數(shù)分析48-49
• 3.3.6 孔徑分布49-50
• 3.3.7 其他物理性能50-51
• 3.4 使用氧化鋇、鎂鋁硅酸鹽、氧化鈣和氧化硅作為添加劑制備鈦酸鋁蜂窩陶瓷51-56
• 3.4.1 鈦酸鋁擠壓泥料的制備51-52
• 3.4.2 鈦酸鋁蜂窩陶瓷擠壓成型燒結(jié)52
• 3.4.3 X射線衍射分析52-53
• 3.4.4 掃描電鏡分析53-54
• 3.4.5 熱膨脹系數(shù)分析54-55
• 3.4.6 孔徑分布55-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 燒結(jié)制備多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷及其性能研究57-69
• 4.1 引言57-58
• 4.2 多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷的制備與性能研究58-64
• 4.2.1 鈦酸鋁擠壓泥料的制備58-59
• 4.2.2 鈦酸鋁蜂窩陶瓷擠壓成型燒結(jié)59-60
• 4.2.3 燒結(jié)多孔蜂窩陶瓷X射線衍射分析60
• 4.2.4 燒結(jié)多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷SEM分析60-62
• 4.2.5 燒結(jié)多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷孔隙分析62-63
• 4.2.6 燒結(jié)多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)分析63
• 4.2.7 燒結(jié)多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷其他物理性能分析63-64
• 4.3 低溫燒結(jié)鈦酸鋁蜂窩陶瓷的制備與性能研究64-68
• 4.3.1 鈦酸鋁擠壓泥料的制備64
• 4.3.2 鈦酸鋁蜂窩陶瓷擠壓成型燒結(jié)64-65
• 4.3.3 燒結(jié)多孔蜂窩陶瓷X射線衍射分析65-66
• 4.3.4 燒結(jié)多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷SEM分析66-67
• 4.3.5 燒結(jié)多孔鈦酸鋁蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)分析67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 問題與展望70-71
• 致謝71-73
• 參考文獻73-79
• 附錄79

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本文編號：1037073