车用堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体的制备与性能研究
Study of Preparation and Performance of Honeycomb Cordierite Ceramic for Vehicle Catalyst Carrier
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、A12O3和Si02三者质量分数比为堇青石理论配比(13.7wt.%MgO、34.9wt.%A12O3和51.4wt.%SiO2),且烧结温度为1350.C、保温时间为4h时,所制备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Ti02添加量的增加,堇青石的热膨胀系数呈先减后增的趋势.当Ti02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Ti02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
- 学位授予单位：
- 大连海事大学
- 专业名称：
- 交通运输工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 李嵩
- 中图分类号：
- X734.2
- 关键词：
- 堇青石；蜂窝陶瓷；低热膨胀系数；气孔率；酸处理
- Cordierite；Honeycomb Ceramic；Low Coefficient of ThermalExpansion；Porosity；Acid-treatment