中國粉體網(wǎng)訊 ZrO2多孔陶瓷除了具有熔點高、硬度大、熱導(dǎo)率低、熱穩(wěn)定性好和高溫蠕變小等特性,同時還具備多孔陶瓷密度小、強度大、氣孔率高、比表面積大、對流體自擾性強及過濾吸附性好等特點。
此外,ZrO2的馬氏體相變可起到相變增韌、微裂紋增韌和彌散增韌等增韌效果,可極大地提高多孔陶瓷的韌性和強度。
制備方法
依據(jù)造孔機理的不同,可將ZrO2多孔陶瓷的制備方法分為以下四類:即顆粒堆積法、模板復(fù)制法、犧牲模板法和直接發(fā)泡法。通常,制備ZrO2 陶瓷的過程包括陶瓷顆粒均勻混料、素坯成型、素坯干燥和多孔陶瓷燒結(jié)等環(huán)節(jié)。
(a)顆粒堆積法;(b)模板復(fù)制法;(c)犧牲模板法;(d)直接發(fā)泡法
顆粒堆積法
顆粒堆積法是在眾多制備ZrO2多孔陶瓷方法中,最為簡單和直接的方法。在素坯成型過程中,ZrO2顆粒和添加劑(燒結(jié)助劑、粘結(jié)劑等)均勻混合在一起,由于空間位阻作用使得粉體顆粒之間存在孔隙。在燒結(jié)過程中,粉體顆粒之間較小的孔隙,會通過體積收縮和晶粒擴散消除,而部分較大的孔隙未能排除,于是構(gòu)筑成ZrO2多孔陶瓷的孔結(jié)構(gòu)。
模板復(fù)制法
犧牲模板法
犧牲模板法是制備輕質(zhì)、高強和隔熱多孔陶瓷的一種有效方法。在制備多孔陶瓷過程中,陶瓷顆;蛘咔膀(qū)體組成連續(xù)基質(zhì)相,與犧牲模板相均勻混合在一起,最后通過熱處理或者酸堿腐蝕處理,犧牲相將會去除使得塊體內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)。
直接發(fā)泡法
直接發(fā)泡法能夠制備開孔和閉氣孔的多孔陶瓷,該工藝的基本過程包括:第一、通過物理或者化學(xué)的方法使陶瓷漿料或者前驅(qū)體溶液產(chǎn)生氣泡;第二、將漿料中的氣泡穩(wěn)定下來,然后使?jié){料固化得到多孔素坯;第三、多孔素坯干燥或者脫膠后,再經(jīng)過燒結(jié)得到多孔ZrO2陶瓷。
氧化鋯多孔陶瓷的應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
在催化領(lǐng)域的應(yīng)用
氧化鋯是一種獨特的氧化物,不僅具有酸性中心和堿性中心,還具有氧化性和還原性,與催化劑活性組分容易產(chǎn)生較強的相互作用。多孔ZrO2陶瓷可以用做一種優(yōu)良催化劑和催化劑載體。利用全穩(wěn)定氧化鋯具有較高的氧離子電導(dǎo)率的特性,可以實現(xiàn)ZrO2多孔陶瓷在氧傳感器和固體燃料電池電介質(zhì)等功能材料領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。
在保溫隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用
ZrO2多孔陶瓷結(jié)合了陶瓷材料和孔隙結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,在保溫隔熱方面應(yīng)用廣泛。比如,航天飛行器和工程結(jié)構(gòu)材料(如渦輪機葉片、噴氣式引擎等)在惡劣的環(huán)境中需要特殊的材料給予保護。這些保護層材料不僅要使被保護材料不受腐蝕、磨損和沖蝕,還要起到隔熱的作用。將氧化鋯基材料制成多孔陶瓷可進一步降低熱導(dǎo)率,減小密度。同時,多孔陶瓷中的孔結(jié)構(gòu)還可以緩解熱膨脹不匹配造成的應(yīng)力。
在過濾方面的應(yīng)用
氧化鋯陶瓷過濾片最高使用溫度1760℃,廣泛用于過濾各種鑄鋼件和大型鑄鐵件,高溫母合金及航空鑄件,磁性材料,銅鎂合金連鑄造和有色金屬合金低壓鑄造領(lǐng)域。
參考來源:
[1]艾建平等.輕質(zhì)、高強、隔熱的多孔ZrO2陶瓷制備工藝研究進展
[2]汪長安等.輕質(zhì)、高強、隔熱多孔陶瓷材料的研究進展
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川)
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