本项目提供的一种轻质隔热高强度莫来石材料及其制备方法,所述莫来石材料以多孔莫来石晶须框架为基体,在基体外表面覆盖结合有一层致密莫来石涂层。提供的轻质隔热高强度莫来石材料在高气孔率的前提下实现轻质隔热高强度的结合。
本项目提供的一种轻质隔热高强度莫来石材料及其制备方法,所述莫来石材料以多孔莫来石晶须框架为基体,在基体外表面覆盖结合有一层致密莫来石涂层。制备方法为:步骤1,制备多孔莫来石晶须框架;制备致密莫来石前驱体浆料;步骤2,将致密莫来石前驱体浆料均匀地喷涂在多孔莫来石晶须框架外表面,干燥后得到多孔莫来石生坯;步骤3,多孔莫来石生坯经空气气氛下高温烧结,在多孔莫来石晶须框架外表面形成致密莫来石涂层,得到轻质隔热高强度的莫来石材料。
制备致密莫来石前驱体浆料具体工艺是:将纳米Al2O3粉、纳米SiO2粉和PVA粘结剂通过球磨混合均匀,其中Al与Si之间的摩尔比为3:1。
多孔陶瓷常采用提高气孔率的方法来降低材料的热导率,从而得到轻质高质量的隔热材料。Yang等利用发泡凝胶注浆成型法,制备了气孔率81%的多孔莫来石,热导率为0.14W/m导率,密度为0.61g/cm3。Bourret等将高岭土加入泡沫浆料中,制备了气孔率大于94%的莫来石,密度下降到了0.19g/cm3,热导率下降到了0.063W/mm,但是强度只有0.23MPa。在多孔陶瓷的力学性能中,材料的强度通常随气孔率的增加呈指数降低。如何增强高气孔率材料的强度,一直是人们的重要研究课题。
本项目在多孔莫来石晶须框架表面制备了致密莫来石层。结果发现,数十微米的致密表层即可使多孔莫来石的抗弯强度提高约30%左右。这是由于多孔陶瓷材料在断裂时,裂纹首先在材料的表面上萌生,进而扩展到内部,直至整体断裂。所以材料的断裂强度对材料的表面状况非常敏感。当材料的表面为致密层时,裂纹产生的难度提高,故而整体材料的强度得到提高。因此这种结构能够兼具高的气孔率和力学强度,实现了低热导率、轻质和高强度的结合。
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