钛酸铝-莫来石复合陶瓷及其制备方法、多孔介质燃烧器及陶瓷过滤器技术

一种钛酸铝‑莫来石复合陶瓷及其制备方法、多孔介质燃烧器及陶瓷过滤器，属于陶瓷技术领域。钛酸铝‑莫来石复合陶瓷包括质量比为6～7:3～4的钛酸铝晶相和莫来石晶相；钛酸铝‑莫来石复合陶瓷的稳定成分选自氧化镁、氧化锶、二氧化硅、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇中的至少一种。本申请实施例的钛酸铝‑莫来石复合陶瓷同时具有良好的烧结强度和抗热震性能，改善了现有钛酸铝陶瓷的容易断裂和烧结强度低的缺点。

【技术实现步骤摘要】
钛酸铝-莫来石复合陶瓷及其制备方法、多孔介质燃烧器及陶瓷过滤器
本申请涉及陶瓷
，具体而言，涉及一种钛酸铝-莫来石复合陶瓷及其制备方法、多孔介质燃烧器及陶瓷过滤器。
技术介绍
钛酸铝陶瓷具有耐高温性能好、热膨胀系数小的优点，被广泛应用于金属冶炼、汽车工业和耐火材料等领域。然而，钛酸铝陶瓷在高温烧结时容易断裂、烧结强度低。
技术实现思路
本申请提供了一种钛酸铝-莫来石复合陶瓷及其制备方法、多孔介质燃烧器及陶瓷过滤器，本申请实施例的钛酸铝-莫来石复合陶瓷同时具有良好的烧结强度和韧性，改善了现有钛酸铝陶瓷的容易断裂和烧结强度低的缺点。本申请的实施例是这样实现的：第一方面，本申请实施例提供一种钛酸铝-莫来石复合陶瓷，钛酸铝-莫来石复合陶瓷包括质量比为6～7:3～4的钛酸铝晶相和莫来石晶相；钛酸铝-莫来石复合陶瓷的稳定成分选自氧化镁、氧化锶、二氧化硅、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇中的至少一种。第二方面，本申请实施例提供一种第一方面实施例的钛酸铝-莫来石复合陶瓷的制备方法，钛酸铝-莫来石复合陶瓷的原料包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、莫来石粉、分散剂、粘接剂、用于稳定钛酸铝晶相的稳定剂以及用于溶解粘接剂的溶剂；氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、莫来石粉和稳定剂的重量比为5～35：0.1～10：3～25：50～90：0.1～1；制备方法包括：将具有三维网状结构的骨架材料浸入原料的浆料中使得骨架材料的骨架表面挂浆，然后进行热解和烧结成型，并使得骨架材料分解。第三方面，本申请实施例提供一种多孔介质燃烧器，多孔介质燃烧器中具有第一方面实施例的钛酸铝-莫来石复合陶瓷，钛酸铝-莫来石复合陶瓷具有三维网络状的孔隙。第四方面，本申请实施例提供一种陶瓷过滤器，陶瓷过滤器中具有第一方面实施例的钛酸铝-莫来石复合陶瓷，钛酸铝-莫来石复合陶瓷具有三维网络状的孔隙。本申请实施例的钛酸铝-莫来石复合陶瓷及其制备方法、多孔介质燃烧器及陶瓷过滤器的有益效果包括：原料中的粘接剂能够溶解于溶剂中，溶解后的粘接剂能够将氧化铝、二氧化钛和莫来石粉粘接在一起，分散剂则能够使得氧化铝、二氧化钛和莫来石粉比较均匀地分散在溶解后的粘接剂中。骨架材料的骨架表面挂上浆料，粘接剂在热解时固化将浆料固结在骨架材料的骨架表面，在烧结成型后，骨架材料的孔隙对应钛酸铝-莫来石复合陶瓷的孔隙，使得钛酸铝-莫来石复合陶瓷具有较高的孔隙率。原料中的氧化铝和二氧化钛在高温烧结时发生反应生成钛酸铝晶相，余量的氧化铝和二氧化硅反应生成莫来石晶相，稳定剂在烧结过程中进入钛酸铝晶相转变成稳定成分，氧化镁、氧化锶、二氧化硅、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇这些稳定成分将生成的钛酸铝晶相进行稳定，避免钛酸铝晶相分解，从而可以改善因钛酸铝晶相分解造成陶瓷开裂。莫来石粉在高温烧结的过程中转变成莫来石晶相，莫来石晶相与钛酸铝晶结合在一起，具有钉扎作用，并且莫来石晶相本身具有较好的强度，从而使得陶瓷的强度增加。氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、莫来石粉和稳定剂的重量比为5～35：0.1～10：3～25：50～90：0.1～1，使得烧结成型后的钛酸铝-莫来石复合陶瓷中晶相能够满足钛酸铝晶相和莫来石晶相的质量比为6～7:3～4。莫来石晶相可以增加陶瓷的强度，但是其韧性较差，经申请人研究发现，钛酸铝-莫来石复合陶瓷中满足钛酸铝晶相和莫来石晶相的质量比为6～7:3～4时，钛酸铝-莫来石复合陶瓷同时具有较好的强度和韧性。钛酸铝-莫来石复合陶瓷具有三维网状的孔隙时，应用在多孔介质燃烧器时非常适合气体流通，能够提高燃烧效率；应用在陶瓷过滤器时，较大的比表面积能够增加过滤效果。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例1的钛酸铝-莫来石复合陶瓷水冷热震前和水冷热震后的XRD图；图2为本申请实施例1的钛酸铝-莫来石复合陶瓷的SEM图。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。钛酸铝陶瓷在中高温阶段(800～1300℃)容易分解为氧化铝和二氧化钛，导致热膨胀系数剧增，从而失去高抗热震性能，在烧结时容易断裂、烧结强度低。基于此，本申请实施例提供一种钛酸铝-莫来石复合陶瓷及其制备方法、多孔介质燃烧器及陶瓷过滤器，钛酸铝-莫来石复合陶瓷同时具有较好的烧结强度和韧性，改善了现有钛酸铝陶瓷烧结时容易断裂，烧结强度低的问题。以下针对本申请实施例的钛酸铝-莫来石复合陶瓷及其制备方法、多孔介质燃烧器及陶瓷过滤器进行具体说明：第一方面，本申请实施例提供一种钛酸铝-莫来石复合陶瓷，钛酸铝-莫来石复合陶瓷包括质量比为6～7:3～4的钛酸铝晶相和莫来石晶相；钛酸铝-莫来石复合陶瓷的稳定成分选自氧化镁、氧化锶、二氧化硅、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇中的至少一种。稳定成分选自氧化镁、氧化锶、二氧化硅、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇中的至少一种，氧化镁、三氧化二铁等能够以固溶的方式嵌入钛酸铝晶相中，避免钛酸铝晶相分解。锶、钇、铈、硅、铁、镧这些离子与Al离子的半径尺寸相当，在烧结时氧化锶、二氧化硅、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇能够进入钛酸铝晶格中将Al离子取代，电荷的补偿由氧的空位来完成，从而达到稳定钛酸铝晶相的效果。其中，稳定成分由钛酸铝-莫来石复合陶瓷的原料中的稳定剂提供，示例性地，稳定剂选自氧化镁、菱镁矿、碳酸镁、碳酸锶、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇中的至少一种。这些成分本身或者在高温烧结后会变成对应的氧化物，从而发挥稳定成分的作用。可选地，稳定剂的粒径为D50＝0.5～2μm。本申请实施例的稳定剂的粒度使得烧结成型后的钛酸铝-莫来石复合更加稳定，如果粒度过细可能会造成烧结时收缩率过大影响钛酸铝-莫来石复合的稳定。需要说明的是，稳定剂的粒径为D50＝0.5～2μm指的是稳定剂中粒径范围为0.5～2μm的比例为稳定剂总质量的50％。本申请实施例的稳定成分能够稳定钛酸铝晶相，避免钛酸铝晶相分解，从而可以改善因钛酸铝晶相分解造成陶瓷开裂。莫来石晶相能够与钛酸铝晶结合在一起，具有钉扎作用，并且莫来石晶相本身具有较好的强度和抗热震性能，从而使得陶瓷的强度和抗热震性能增加。莫来石晶相可以增加陶瓷的力学性能，经申请人研究发现，当钛酸铝-莫来石复合陶瓷中的莫来石晶相太少时，陶瓷的强度不够好，当莫来石晶相太多时，陶瓷的强度虽然较好，但是抗热震性能下降，当钛酸铝-莫来石复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛酸铝-莫来石复合陶瓷，其特征在于，所述钛酸铝-莫来石复合陶瓷包括质量比为6～7:3～4的钛酸铝晶相和莫来石晶相，所述钛酸铝-莫来石复合陶瓷的稳定成分选自氧化镁、氧化锶、二氧化硅、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种钛酸铝-莫来石复合陶瓷，其特征在于，所述钛酸铝-莫来石复合陶瓷包括质量比为6～7:3～4的钛酸铝晶相和莫来石晶相，所述钛酸铝-莫来石复合陶瓷的稳定成分选自氧化镁、氧化锶、二氧化硅、三氧化二铁、氧化铈、三氧化二镧和氧化钇中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的钛酸铝-莫来石复合陶瓷，其特征在于，所述钛酸铝晶相和莫来石晶相的质量比为6：4。


3.根据权利要求1或2所述的钛酸铝-莫来石复合陶瓷，其特征在于所述稳定成分由所述钛酸铝-莫来石复合陶瓷的原料中的稳定剂提供，所述稳定剂的粒径为D50＝0.5～2μm。


4.一种如权利要求1-3任一项所述的钛酸铝-莫来石复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述钛酸铝-莫来石复合陶瓷的原料包括氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、莫来石粉、分散剂、粘接剂、用于稳定钛酸铝晶相的稳定剂以及用于溶解所述粘接剂的溶剂；所述氧化铝、所述二氧化硅、所述二氧化钛、所述莫来石粉和所述稳定剂的重量比为5～35：0.1～10：3～25：50～90：0.1～1；
所述制备方法包括：将具有三维网状结构的骨架材料浸入所述原料的浆料中使得所述骨架材料的骨架表面挂浆，然后进行热解和烧结成型，并使得所述骨架材料分解。


5.根据权利要求4所述的钛酸铝-莫来石复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：付超，吴泽霖，任志恒，孔凡磊，朱凯，王乃豪，战斗，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，中科卓异环境科技东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44