蜂窩陶瓷蓄熱體材料應(yīng)該具有熱膨脹系數(shù)低、比熱容大、比表面積大、導(dǎo)熱性能好、抗熱震性好等特性。本文詳細(xì)介紹了幾種多孔陶瓷材料的優(yōu)缺點(diǎn), 指出堇青石質(zhì)復(fù)相材料是目前研究廣泛的蜂窩陶瓷材料。堇青石與多種催化劑匹配性好,比表面積大、熱膨脹系數(shù)小, 但耐熱性稍差, 于是通過(guò)添加一些添加劑來(lái)提高堇青石作為蜂窩陶瓷蓄熱體的性能。這些添加劑與堇青石結(jié)合形成復(fù)相材料, 可以降低熱膨脹系數(shù)、提高抗熱震性等。

1.蜂窩陶瓷蓄熱材料的研究現(xiàn)狀
20 世紀(jì)90 年代初期, 日本的NNK 公司聯(lián)合工業(yè)爐公司開(kāi)發(fā)出了可將煙氣余熱回用和NOx 燃燒集成于一體的蜂窩陶瓷蓄熱體。此舉將節(jié)能和環(huán)保融合, 實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量提高20%, 節(jié)能效果可達(dá)30%, 同時(shí)NOx 的排放量也大大低于當(dāng)時(shí)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。這使得蓄熱體從傳統(tǒng)的格子狀發(fā)展成蓄熱球, 再到現(xiàn)在研究廣泛效果也好的蜂窩體, 增加了換熱性, 同時(shí)大大降低了污染排放。蓄熱體需要在長(zhǎng)期高溫的環(huán)境下工作,
堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱材料
由于堇青石與多種催化劑匹配性好, 比表面積大、熱膨脹系數(shù)小以及抗熱震性好等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)該。張華等人用粘土、滑石和氧化鋁制備了堇青石質(zhì)(2MgO·2Al2 O3 ·5SiO2 )蜂窩陶瓷, 該陶瓷具有熱膨脹系數(shù)低、氣孔率高的優(yōu)點(diǎn)[16] 。堇青石雖然有很多優(yōu)點(diǎn), 目前得到了廣泛關(guān)注, 但仍然存在缺點(diǎn), 即耐熱性稍差, 所以很多后續(xù)的研究都將集中了在堇青石中添加其他材料來(lái)提高堇青石性能方面。在堇青石中添加一些添加劑, 可以促進(jìn)堇青石燒結(jié)、降低熱膨脹系數(shù)、提高抗熱震性等, 通常的添加劑有硅線石、碳化硅、氧化鋯、氧化鍺、碳酸鋰以及氟化鈣等[17] , 添加后燒結(jié)形成硅線石- 堇青石、莫來(lái)石- 堇青石、鈦酸鋁- 堇青石、尖晶石- 堇青石等復(fù)相材料.
許永貴等[23] 按重量百分比為40% ~ 70% 的堇青石, 5% ~15%的硅線石, 10% ~20%的紅柱石和15% ~35% 的鋯英石的原料配方制備了蓄熱式陶瓷球和蜂窩體, 經(jīng)測(cè)試90% 的樣品抗熱震次數(shù)大于35 次, 為合格產(chǎn)品, 并且樣品性能優(yōu)于氧化鋁陶瓷球。山東理工大學(xué)的白佳海[24] 制備了碳化硅- 堇青石質(zhì)多孔陶瓷, 測(cè)試結(jié)果顯示, 碳化硅- 堇青石多孔陶瓷與碳化硅多孔陶瓷相比, 抗折強(qiáng)度顯著提高, 熱膨脹系數(shù)明顯降低, 但顯氣孔率有所降低。杜永娟等[25] 從調(diào)整合理的化學(xué)組成、添加不同量和種類(lèi)的添加劑、改善燒成工藝等幾個(gè)方面敘述了降低蜂窩狀堇青石陶瓷材料熱膨脹的途徑, 而且在上述幾種途徑均取得了有益效果。Agrawal D． K． 等[26] 用GeO2 來(lái)替代堇青石中的SiO2 , 研究了MgO·2Al2 O3 ·(5 - x)SiO2 ·xGeO2 的熱膨脹系數(shù)隨GeO2 加入量變化而變化的規(guī)律, 當(dāng)x≤1 時(shí)熱膨脹系數(shù)總體是降低的。吳皆正等[27] 在堇青石中引入氧化鋯來(lái)達(dá)到增韌和增強(qiáng)的目的?？姳蟮萚28] 將磷酸鹽、鋰鋁硅酸鹽引入堇青石來(lái)降低燒結(jié)溫度, 提高密度, 降低熱膨脹系數(shù)。

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