本发明专利技术涉及多孔陶瓷技术领域，具体为一种具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料及其制备方法和应用。基于组成材质和/或结构可调的丝网介质材料的结构设计，结合材质和结构的优选及制备方法，所得材料可满足多孔介质燃烧器及太阳能空气吸热器的应用要求。该介质材料宏观上为多层陶瓷丝网波纹片组合而成，丝网网丝为实心或空心结构，网丝所围的网孔孔径为2～50目，网孔面积占比为50％～95％，其组成材质优选但不限于碳化硅、氮化硅和/或塞隆，制备方法优选但不限于反应烧结。本发明专利技术适用于多孔介质燃烧器及太阳能空气吸热器的介质材料，旨在解决常规陶瓷泡沫介质抗热震性能不佳，热冲击较大情况下易损坏及流体阻力较大的问题。击较大情况下易损坏及流体阻力较大的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料及其制备方法和应用
：
[0001]本专利技术涉及多孔陶瓷
，具体为一种具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料及其制备方法和应用，可作为多孔介质燃烧器及太阳能空气吸热器中的介质材料，特别适合于对于介质材料的高稳定性的工况要求，材料具有高强度、低流阻、高耐热性、高耐热震的优良综合性能。
技术介绍
：
[0002]在多孔介质燃烧技术及太阳能空气热发电中，多孔材料起到组织燃烧和传-换热的关键性作用，尤其在多孔介质燃烧
，随着燃烧装置向着更高功率密度(>1.5MW/m2级)的发展趋势，增加了对介质材料的负荷，材料需同时满足高强度、高导热、耐高温、抗氧化、抗热震、低成本等技术经济性能要求。太阳能空气热发电技术中，现有技术采用的多为蜂窝陶瓷或者陶瓷泡沫吸热体，蜂窝陶瓷降低的优点，但由于其结构限制，传-换热均为一维单向，换热效率不高，陶瓷泡沫作为吸热体材料较具有三维传-换热优点，较蜂窝陶瓷具有更高的换热能力，但其内部高温空气流阻较大，风机能耗较大。总之现有多孔陶瓷介质难以满足两种技术进一步发展的需求，需开发低流阻、耐温性更好、抗热损伤能力更强的长寿命多孔陶瓷材料。
[0003]陶瓷泡沫作为一种比较常用的多孔介质材料，材质主要为碳化硅、氧化铝、氧化锆等。但陶瓷泡沫存在着一些问题，首先制备陶瓷泡沫的模板为发泡聚氨酯泡沫，其发泡过程决定了其内部孔型结构的无序性和不规则性，进而导致泡沫材料的流体阻力较大，在多孔介质燃烧技术中应用，大的流阻意味着预混气体需要较大的输送压力，容易导致气体分布的不均匀性增加，燃烧面温度均匀性会变差，热应力大易导致材料的破坏，同时根据研究表明，其点火的难易、完全进入多孔燃烧状态的时间、燃烧过程的控制难易程度等均与材料的流体阻力有着明显的关联；对于太阳能空气热发电来说，大的空气流阻意味着大的空气输送压力，这部分能耗势必较大。其次，聚氨酯泡沫模板构型决定了最终陶瓷泡沫制品的孔型结构，不具有调节性，在多孔介质燃烧及太阳能热发电的使用工况条件下，存在急冷急热以及材料较大的温差，造成材料使用中热应力巨大，非常容易导致材料的热冲击破坏。
[0004]鉴于陶瓷泡沫流体阻力大、孔型结构不具有调节性，存在着无法通过结构的调整来降低流阻和提升材料抗热冲击能力的局限性，本专利技术创新性地提出了一种陶瓷丝网波纹介质材料，通过网丝结构、丝网网孔构型、波纹形状、材质优选、制备工艺优选等多方面提出系统的解决方法，获得高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料。该陶瓷丝网波纹介质材料能在保持介质功能的同时，还具备低流阻的特点，并且通过结构的优化提高了材料的抗热震能力，提升了材料的使用极限和操作弹性。
技术实现思路
：
[0005]为了解决现有多孔介质燃烧及太阳能空气热发电用陶瓷多孔介质在产品化与实
用化过程中普遍存在的流阻大、抗热冲击能力不强，整体力学性能不佳的问题，本专利技术旨在提供一种具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料及其制备方法和应用，通过高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料的网丝结构设计、丝网网孔构型设计、波纹形状设计、材质优选、制备工艺优选，进而组装成陶瓷丝网波纹介质，以满足多孔介质燃烧及太阳能空气热发电对于低流阻、抗热冲击能力强的陶瓷丝网波纹介质材料的需求。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，该陶瓷丝网波纹介质材料的基本组成为波纹状陶瓷丝网材料，丝网材料自身含有陶瓷材质和结构可调的丝网网丝，丝网网丝形成孔型结构可调的丝网孔，由单层或两层以上陶瓷丝网波纹介质材料板片叠加组合成为具有通孔结构的陶瓷丝网波纹介质材料，陶瓷材质、丝网网丝结构、丝网孔孔型结构是相同的或不同的。
[0008]所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，陶瓷丝网波纹介质材料板片所含的网丝自身为实心或空心结构；陶瓷丝网波纹介质材料板片所含的丝网孔孔型结构为圆形、椭圆形、常规多边形、变体多边形、分级多边形、手性或反手性结构中的一种或两种以上；陶瓷丝网波纹介质材料板片的波纹形状为以下形状中的一种或两种以上：三角形、顶点圆滑三角形、方波波形、顶点圆滑方波波形、梯形波波形、顶点圆滑梯形波波形、正弦波波形。
[0009]所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，竖直排列叠加的陶瓷丝网波纹介质材料板片，各陶瓷丝网波纹介质材料板片的波峰或波谷所处平面相互平行；波纹波峰线或波谷线方向与竖直方向有一15
°
～85
°
之间的倾斜角，相邻陶瓷丝网波纹介质材料板片的倾斜角相同，方向相反。
[0010]所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，陶瓷丝网波纹介质材料板片的丝网孔孔径为2～50目，丝网孔面积占比为50％～95％，陶瓷材质为碳化硅、氮化硅、赛隆(SiAlON)或氧化锆。
[0011]所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，陶瓷丝网波纹介质材料板片的波纹形状为三角形、顶点圆滑三角形、正弦波波形、圆滑波浪形中的一种或两种以上，波纹尺寸、结构可调，波峰高H在3～20mm之间，波纹角α在30～150
°
之间；其中，若波纹形状为正弦波波形或圆滑波浪形，波纹角α则以相邻波峰顶点连接线夹角计算。
[0012]所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，优选的，陶瓷丝网波纹介质材料板片中，波峰高H为3～8mm之间，波纹角α为60～120
°
之间。
[0013]所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料的制备方法，包括如下步骤：
[0014](1)选用单层或者两层以上有机材质丝网作为模板材料；
[0015](2)采用气体喷涂、无气喷涂或者浆料浸渍工艺，将陶瓷浆料均匀涂覆在有机材质丝网上，然后放在加热的对开成型模具的一面上，合模加热固化成型，获得涂覆陶瓷浆料的有机材质波纹板；或者采用加热的波纹对辊，将涂覆陶瓷浆料的有机材质丝网在对辊间挤压固化成型，获得涂覆陶瓷浆料的有机材质波纹板，波纹形状根据实际情况由模具形状控制；
[0016](3)再涂覆
[0017]将步骤(2)得到涂覆陶瓷浆料的有机材质波纹板继续采用气体喷涂、无气喷涂或
浆料浸渍工艺反复涂覆浆料，相邻两次喷涂或浸渍之间经热风烘干，具体根据不同孔径及强度要求设定调节浆料的循环涂覆次数，得陶瓷丝网波纹介质材料板片前驱体；
[0018](4)采用同种陶瓷浆料作为粘接剂，将陶瓷丝网波纹介质材料板片前驱体平行叠加组合起来，再用同种陶瓷浆料粘结成为介质材料盘结构，之后加工成型为需要的介质材料盘形状，再经烧结成为高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质。
[0019]所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料的制备方法，步骤(1)中，作为模板材料的有机材质丝网，其材质为聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、尼龙聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或两种以上；该有机材质丝网的丝网孔孔型为圆形、三角形、四边形、六边形中的一种或两种以上。
[0020]所述的具有高抗热震性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，其特征在于，该陶瓷丝网波纹介质材料的基本组成为波纹状陶瓷丝网材料，丝网材料自身含有陶瓷材质和结构可调的丝网网丝，丝网网丝形成孔型结构可调的丝网孔，由单层或两层以上陶瓷丝网波纹介质材料板片叠加组合成为具有通孔结构的陶瓷丝网波纹介质材料，陶瓷材质、丝网网丝结构、丝网孔孔型结构是相同的或不同的。2.根据权利要求1所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，其特征在于，陶瓷丝网波纹介质材料板片所含的网丝自身为实心或空心结构；陶瓷丝网波纹介质材料板片所含的丝网孔孔型结构为圆形、椭圆形、常规多边形、变体多边形、分级多边形、手性或反手性结构中的一种或两种以上；陶瓷丝网波纹介质材料板片的波纹形状为以下形状中的一种或两种以上：三角形、顶点圆滑三角形、方波波形、顶点圆滑方波波形、梯形波波形、顶点圆滑梯形波波形、正弦波波形。3.根据权利要求1所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，其特征在于，竖直排列叠加的陶瓷丝网波纹介质材料板片，各陶瓷丝网波纹介质材料板片的波峰或波谷所处平面相互平行；波纹波峰线或波谷线方向与竖直方向有一15
°
～85
°
之间的倾斜角，相邻陶瓷丝网波纹介质材料板片的倾斜角相同，方向相反。4.根据权利要求1所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，其特征在于，陶瓷丝网波纹介质材料板片的丝网孔孔径为2～50目，丝网孔面积占比为50％～95％，陶瓷材质为碳化硅、氮化硅、赛隆(SiAlON)或氧化锆。5.根据权利要求1所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，其特征在于，陶瓷丝网波纹介质材料板片的波纹形状为三角形、顶点圆滑三角形、正弦波波形、圆滑波浪形中的一种或两种以上，波纹尺寸、结构可调，波峰高H在3～20mm之间，波纹角α在30～150
°
之间；其中，若波纹形状为正弦波波形或圆滑波浪形，波纹角α则以相邻波峰顶点连接线夹角计算。6.根据权利要求5所述的具有高抗热震性能的陶瓷丝网波纹介质材料，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张劲松，田冲，杨振明，高勇，徐奕辰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。