堇青石陶瓷(2MgO·2Al2O3·5SiO2)具有热膨胀系数低、稳定性高、抗热震性能好等一系列优点。随着我国汽车工业的迅猛发展，利用堇青石制备汽车尾气用催化剂蜂窝陶瓷载体，无疑具有广阔的应用前景。然而天然矿物中堇青石含量很少，目前主要通过在不同粘土中添加滑石及其他氧化物烧结而成。国外一般采用一次烧结法制备，制备过程复杂而且工艺难度大，但制备所得堇青石的热膨胀系数较小;对于国内，通常采用的是两次烧结制备法，制备所得堇青石的热膨胀系数较大，应用受到了局限。
本研究采用一次烧结法来制备低热膨胀系数堇青石蜂窝陶瓷，重点研究了原材料的配比、烧结制度、添加剂和后期酸处理等对堇青石性能的影响，并借助XRD与SEM分别进行了相组成分析与表面形貌和微观组织观察。通过比较热膨胀系数、烧结性能和抗压强度等性能参数，最终确定了最佳制备工艺。结果表明:
1.当MgO、Al2O3和SiO2三者质量分数比为堇青石理论配比（13.7wt.％MgO、34.9wt.％Al2O3和51.4wt.％SiO2），且烧结温度为1350℃、保温时间为4h时，所制各样品中堇青石相含量最高、热膨胀系数最小且抗压强度最高;SEM及XRD分析结果表明在这一烧结工艺下堇青石合成基本完成，且无其他杂相生成，陶瓷体内气孔密集而均匀;
2.以淀粉作为造孔剂。随着添加量的增加，堇青石的气孔率不断增加而热膨胀系数呈先减后增的趋势，当添加量为10wt.％时，堇青石的气孔率为39.48％，热膨胀系数最小，为1.163×10-6℃-1。但当淀粉添加量大于10wt.％时，堇青石抗压强度急剧下降，这与造孔剂的加入对基体强度的破坏有关;
3.随着助溶剂TiO2添加量的增加，堇青石的热膨胀系数呈先减后增的趋势。当TiO2的添加量为2wt.％时，堇青石的热膨胀系数最小，为1.039×10-6℃-1。分析表明TiO2的添加会明显降低堇青石的气孔率，因此其作用值得进一步探讨;
4.随着酸处理时间的增加，堇青石热膨胀系数不断降低，但酸处理导致气孔数量增多且气孔之间相互连通，同时晶界也受到腐蚀，导致抗压强度急剧降低。
- 作 者：
- 曹玉菲
- 学科专业：
- 交通运输工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 大连海事大学
- 导师姓名：
- 李嵩
- 学位年度：
- 2013
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
