權(quán)利要求書： 1.一種多孔陶瓷材料制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）將沙漠砂進(jìn)行篩選分級，將沙漠砂以不同粒度范圍進(jìn)行分組，并選擇其中任意一組沙漠砂；

（2）稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃；

（3）將燒結(jié)助劑與增強(qiáng)相粉體一起球磨，球磨時添加水和球磨改性劑的混合物；在步驟（3）中，球磨的時間為30?60min，球磨時水的加入質(zhì)量為所述燒結(jié)助劑和所述增強(qiáng)相粉體質(zhì)量之和的40?50%，球磨改性劑為N,N?二甲基乙酰胺和2?羥基丙酸乙酯，N,N?二甲基乙酰胺和2?羥基丙酸乙酯的質(zhì)量之比為1：（2?3），球磨改性劑的加入量為水的質(zhì)量的30?50%；所述沙漠砂為70?90重量份，所述燒結(jié)助劑為10?30重量份；所述增強(qiáng)相粉體的加入質(zhì)量為所述燒結(jié)助劑質(zhì)量的10?30%，所述增強(qiáng)相粉體為碳化硅或氧化鋯；

（4）將沙漠砂加入到步驟（3）球磨后的料漿中，再加入水玻璃，然后在混料機(jī)中混制后，保溫，排水；

（5）經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上加壓成型，成型后加熱使毛坯硬化；

（6）毛坯在高溫下燒結(jié)，獲得多孔陶瓷材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陶瓷材料制備方法，其特征在于，在步驟（1）中，所述沙漠砂分為三組，分別為：80?100目組、60?80目組、50?60目組。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陶瓷材料制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，所述燒結(jié)助劑為高嶺土和石灰石的混合物，高嶺土和石灰石的質(zhì)量比為85?95：5?15；所述水玻璃的加入質(zhì)量為所述沙漠砂質(zhì)量的3?10%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陶瓷材料制備方法，其特征在于，在步驟（4）中，將步驟（1）中篩選出的一組沙漠砂，加入到步驟（3）球磨后的料漿中，再加入水玻璃，在混料機(jī)混制

20?40min后，在90℃下保溫240?360min，排出水分。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陶瓷材料制備方法，其特征在于，在步驟（5）中，成型壓力為5?15MPa；毛坯硬化的溫度為80?120℃，保溫時間為30?60min；在步驟（6）中，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1150?1300℃，燒結(jié)時間為60?180min。

說明書： 一種制備多孔陶瓷材料的原料及多孔陶瓷材料制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及無機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域。具體地說是一種制備多孔陶瓷材料的原料及多孔陶瓷材料制備方法。

背景技術(shù)[0002] 多孔陶瓷具有體積密度小、比表面積高的特點(diǎn)，在環(huán)保、化工、建材等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如氣體、液體過濾、凈化、吸聲減震、保溫隔熱等。多孔陶瓷的合成方法主要有添加

造孔劑法、有機(jī)泡沫浸漬法、發(fā)泡法和顆粒堆積燒結(jié)法等。其中，造孔劑法、有機(jī)泡沫浸漬法

和發(fā)泡法工藝使用較多的有機(jī)物質(zhì),在燒結(jié)過程中產(chǎn)生揮發(fā)性有害氣體，嚴(yán)重污染大氣環(huán)

境。

[0003] 與此相比，固相顆粒堆積燒結(jié)法是在較大尺寸的骨料中加入微細(xì)的無機(jī)粉體，這些粉體在高溫下形成液相促進(jìn)燒結(jié)，從而將大顆粒連接起來，冷卻后骨料間的液相轉(zhuǎn)化為

玻璃相將骨料顆粒固結(jié)起來，從而獲得一定的強(qiáng)度和孔隙率。由于骨料只在表面幾個點(diǎn)上

與相鄰顆粒發(fā)生物理化學(xué)結(jié)合，骨料之間的孔洞大多數(shù)能夠保存下來，最終在燒結(jié)體中形

成相互貫通的三維通道。因此，該方法添加少量有機(jī)物，在燒結(jié)過程中產(chǎn)生揮發(fā)性氣體少，

對大氣環(huán)境污染也小。目前的骨料主要采用工業(yè)合成的氧化鋁、石英、氧化鋯、碳化硅等顆

粒，由于這些骨料純度較高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，需要添加燒結(jié)助劑以及使用較高的燒結(jié)溫度，

因此提高陶瓷強(qiáng)度較為困難，而且原料成本較高。隨著低成本以及環(huán)境保護(hù)要求的日益提

高，綠色合成、工藝簡便、高性價比成為陶瓷生產(chǎn)的發(fā)展方向。

[0004] 用于液固過濾分離、透水透氣、生物發(fā)酵等場合的多孔陶瓷孔徑通常在幾十至幾百微米、孔隙率大于30％，目前主要以粘土類物質(zhì)為原料，采用造孔劑法、有機(jī)泡沫浸漬法

或發(fā)泡法合成；工藝相對復(fù)雜而且存在燒結(jié)形成揮發(fā)性的有害氣體，污染大氣環(huán)境、消耗粘

土資源的問題。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種陶瓷孔徑和孔隙率大、燒結(jié)后無有害揮發(fā)物質(zhì)的綠色環(huán)保的多孔陶瓷材料及其合成方法。

[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：[0007] 一種制備多孔陶瓷材料的原料，由如下組分組成：沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體、水玻璃和水。

[0008] 上述制備多孔陶瓷材料的原料，所述燒結(jié)助劑為高嶺土和石灰石的混合物，高嶺土和石灰石的質(zhì)量比為85?95：5?15；所述增強(qiáng)相粉體為碳化硅或氧化鋯。

[0009] 上述制備多孔陶瓷材料的原料，所述沙漠砂和所述燒結(jié)助劑的加入質(zhì)量按照重量份計算：所述沙漠砂為70?90重量份，所述燒結(jié)助劑為10?30重量份；所述增強(qiáng)相粉體的加入

質(zhì)量為所述燒結(jié)助劑質(zhì)量的0?30％，所述水玻璃的加入質(zhì)量為所述沙漠砂質(zhì)量的3?10％，

所述水的加入質(zhì)量為所述燒結(jié)助劑和所述增強(qiáng)相粉體質(zhì)量之和的40?50％。

[0010] 上述制備多孔陶瓷材料的原料，所述沙漠砂為如下粒度組中的一組：80?100目組、60?80目組、或者50?60目組。

[0011] 多孔陶瓷材料制備方法，包括如下步驟：[0012] (1)將沙漠砂進(jìn)行篩選分級，將沙漠砂以不同粒度范圍進(jìn)行分組，并選擇其中任意一組沙漠砂；

[0013] (2)稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃；[0014] (3)將燒結(jié)助劑與增強(qiáng)相粉體一起球磨，球磨時添加水或水和球磨改性劑的混合物；

[0015] (4)將沙漠砂加入到步驟(3)球磨后的料漿中，再加入水玻璃，然后在混料機(jī)中混制后，保溫，排水；

[0016] (5)經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上加壓成型，成型后加熱使毛坯硬化；[0017] (6)毛坯在高溫下燒結(jié)，獲得多孔陶瓷材料。[0018] 上述多孔陶瓷材料制備方法，在步驟(1)中，所述沙漠砂分為三組，分別為：80?100目組、60?80目組、50?60目組。

[0019] 上述多孔陶瓷材料制備方法，在步驟(2)中，所述沙漠砂為70?90重量份，所述燒結(jié)助劑為10?30重量份；所述增強(qiáng)相粉體的加入質(zhì)量為所述燒結(jié)助劑質(zhì)量的0?30％，所述燒結(jié)

助劑為高嶺土和石灰石的混合物，高嶺土和石灰石的質(zhì)量比為85?95：5?15；所述增強(qiáng)相粉

體為碳化硅或氧化鋯；所述水玻璃的加入質(zhì)量為所述沙漠砂質(zhì)量的3?10％。

[0020] 上述多孔陶瓷材料制備方法，在步驟(3)中，球磨的時間為30?60min，球磨時水的加入質(zhì)量為所述燒結(jié)助劑和所述增強(qiáng)相粉體質(zhì)量之和的40?50％，球磨改性劑為N,N?二甲

基乙酰胺和2?羥基丙酸乙酯，N,N?二甲基乙酰胺和2?羥基丙酸乙酯的質(zhì)量之比為1：(2?3)，

球磨改性劑的加入量為水的質(zhì)量的30?50％。

[0021] 上述多孔陶瓷材料制備方法，在步驟(4)中，將步驟(1)中篩選出的一組沙漠砂，加入到步驟(3)球磨后的料漿中，再加入水玻璃，在混料機(jī)混制20?40min后，在90℃下保溫

240?360min，排出水分。

[0022] 上述多孔陶瓷材料制備方法，在步驟(5)中，成型壓力為5?15MPa；毛坯硬化的溫度為80?120℃，保溫時間為30?60min；在步驟(6)中，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1150?1300℃，燒結(jié)時

間為60?180min。

[0023] 本發(fā)明的技術(shù)方案取得了如下有益的技術(shù)效果：[0024] 本發(fā)明的多孔陶瓷材料以沙漠砂為骨料，骨料的質(zhì)量達(dá)到70％以上。合成的陶瓷主要由石英和玻璃相組成，還含有少量碳化硅或氧化鋯相。在配料時選擇不同粒度范圍的

沙漠砂骨料，其中添加不同含量的高嶺土和石灰石(碳酸鈣)作為燒結(jié)助劑，再添加碳化硅

或氧化鋯粉體作為增強(qiáng)相，以及添加提高毛坯強(qiáng)度的水玻璃。

[0025] 高嶺土、石灰石、碳化硅或氧化鋯的混合原料經(jīng)過球磨后，加入不同粒度范圍的沙漠砂骨料以及水玻璃后混料均勻、經(jīng)過干燥、壓力成型及加熱固化，并在不同溫度燒結(jié)，獲

得孔徑和孔隙率不同的多孔陶瓷。陶瓷的孔隙率、孔徑可通過選擇沙漠砂骨料的比例、粒度

范圍、燒結(jié)助劑含量、毛坯成型壓力和燒結(jié)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。獲得的多孔陶瓷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可應(yīng)

用于擴(kuò)散除濕、液固過濾分離、透水透氣、生物發(fā)酵等多個領(lǐng)域。

[0026] 沙漠砂骨料分級：通過篩分沙漠砂，將沙漠砂按照粒度范圍進(jìn)行分級，獲得大、中、小尺度范圍的骨料。分級的目的是為了獲得相對較高的孔隙率。這是由于骨料粒徑越大，顆

粒尺寸越接近一致，形成的多孔陶瓷孔徑和孔隙率就越大。

[0027] 本申請在提高多孔陶瓷強(qiáng)度的同時孔隙率不出現(xiàn)明顯降低：[0028] (1)利用固相顆粒堆積燒結(jié)法合成多孔陶瓷，其強(qiáng)度除了受孔隙率和孔徑的影響之外，骨料顆粒間的連接強(qiáng)度起著決定性的作用。對骨料、燒結(jié)助劑、碳化硅或氧化鋯粉體

各組分的比例、成型壓力和燒結(jié)制度進(jìn)行了優(yōu)化。燒結(jié)助劑中低熔點(diǎn)物質(zhì)越多，成型壓力越

大，燒結(jié)溫度越高，陶瓷孔徑和孔隙率就越小，強(qiáng)度越高。

[0029] (2)沙漠砂能譜分析證明沙漠砂顆粒除了含有大量硅元素之外，還含有少量鉀、鈣、鐵、鈦、鋁和鎂等元素；這些金屬的存在降低了砂顆粒的軟化溫度，并且能促使物料在較

低溫度下形成液相，在燒結(jié)過程中離子擴(kuò)散更加充分，骨料顆粒間連接部位更容易形成穩(wěn)

定的化學(xué)結(jié)合，有利于提高砂骨料間連接部位的致密度，從而有效改善陶瓷的強(qiáng)度。

[0030] (3)添加的碳化硅或氧化鋯粉體在燒結(jié)過程中被液相包圍，由于它們的熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性高，幾乎不參與高溫化學(xué)反應(yīng)。因此冷卻后成為砂骨料間玻璃相的增強(qiáng)相，產(chǎn)生硬

質(zhì)顆粒復(fù)合強(qiáng)化效果，也進(jìn)一步提高砂骨料間的結(jié)合強(qiáng)度。

[0031] (4)在對燒結(jié)助劑和增強(qiáng)相粉體進(jìn)行混合球磨的過程中，加入球磨改性劑，可以對燒結(jié)助劑和增強(qiáng)相粉體進(jìn)行表面改性及使得增強(qiáng)相粉體顆粒與燒結(jié)助劑顆粒能夠均勻分

散，尤其是能夠有效地對高嶺土進(jìn)行改性，提高高嶺土的結(jié)合能力和燒結(jié)性能，在排水的過

程中能夠更好地將沙漠砂及增強(qiáng)相粉體結(jié)合起來，在燒結(jié)過程中能夠有效地填充顆粒間

隙，增強(qiáng)砂骨料間連接部位的致密程度而實(shí)現(xiàn)改善陶瓷材料強(qiáng)度的目的，并且能夠提高增

強(qiáng)相粉體的硬質(zhì)顆粒復(fù)合強(qiáng)化能力，進(jìn)一步提高砂骨料的結(jié)合強(qiáng)度。

[0032] (5)本發(fā)明所得多孔陶瓷孔隙率為30?40％，密度1.5?1.8g/cm3，抗壓強(qiáng)度15??6

25MPa，熱膨脹系數(shù)為(1.0?2.0)×10 /℃。

[0033] (6)本發(fā)明所用原料中可揮發(fā)性物質(zhì)添加量較低，而且大量利用天然沙漠砂，與其它工藝相比，具有綠色制造、環(huán)保、節(jié)約國土資源、工藝簡便和成本低廉的突出優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明[0034] 圖1本發(fā)明多孔陶瓷材料中的沙漠砂的形貌圖和化學(xué)成分分析圖；(a)沙漠砂形貌圖，放大50倍；(b)沙漠砂顆粒形貌，放大500倍，(c)顆粒表面化學(xué)成分能譜分析圖；

[0035] 圖2本發(fā)明多孔陶瓷材料中的形貌圖；(a)試樣1；(b)試樣6；(c)試樣9；(d)試樣12；(e)試樣12中骨料連接部位微觀結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式[0036] 實(shí)施例1[0037] (1)選取50?60目組的沙漠砂作為骨料。[0038] (2)稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃：沙漠砂為85kg，燒結(jié)助劑15kg，燒結(jié)助劑中高嶺土和碳酸鈣質(zhì)量比為75：25；增強(qiáng)相粉體為碳化硅，碳化硅的質(zhì)量為燒結(jié)助

劑質(zhì)量的10％，水玻璃的質(zhì)量為沙漠砂質(zhì)量的5％。

[0039] (3)高嶺土、碳酸鈣和碳化硅混合球磨60min，球磨過程中添加水的比例為高嶺土、碳酸鈣和碳化硅混合料總質(zhì)量的40％。

[0040] (4)將球磨后的料漿和稱取的水玻璃加入到沙漠砂中，然后用混料機(jī)混制30min，90℃下保溫300min，排水。

[0041] (5)經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上用10MPa的壓力成型；成型后的毛坯在100℃保溫40min，使毛坯硬化。

[0042] (6)毛坯繼續(xù)在1200℃下燒結(jié)120min。[0043] 本實(shí)施例獲得的多孔陶瓷孔隙率為38.5％，抗壓強(qiáng)度15.20MPa。密度為1.55g/3 ?6

cm，熱膨脹系數(shù)為1.83×10 /℃。

[0044] 實(shí)施例2[0045] (1)選取60?80目組的沙漠砂作為骨料。[0046] (2)稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃：沙漠砂為85kg，燒結(jié)助劑為15kg，燒結(jié)助劑中高嶺土、碳酸鈣質(zhì)量比為75：25，增強(qiáng)相粉體為氧化鋯，氧化鋯的質(zhì)量為燒

結(jié)助劑質(zhì)量的10％，水玻璃的質(zhì)量為沙漠砂質(zhì)量的5％。

[0047] (3)高嶺土、碳酸鈣和氧化鋯混合球磨60min，球磨過程中添加水的比例為高嶺土、碳酸鈣和氧化鋯混合料總質(zhì)量的40％。

[0048] (4)將球磨后的料漿和稱取的水玻璃加入到沙漠砂中，然后用混料機(jī)混制30min，90℃下保溫300min，排水。

[0049] (5)經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上用15MPa的壓力成型；成型后的毛坯在100℃保溫40min，使毛坯硬化。

[0050] (6)毛坯繼續(xù)在1300℃下燒結(jié)120min。[0051] 本實(shí)施例獲得的多孔陶瓷孔隙率為35.14％，抗壓強(qiáng)度17.25MPa。密度為1.64g/3 ?6

cm，熱膨脹系數(shù)為1.57×10 /℃。

[0052] 實(shí)施例3[0053] (1)選取80?100目組的沙漠砂。[0054] (2)稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃：沙漠砂為85kg，燒結(jié)助劑為15kg，燒結(jié)助劑中高嶺土和碳酸鈣質(zhì)量比為75：25，增強(qiáng)相粉體為碳化硅，碳化硅的質(zhì)量為

燒結(jié)助劑質(zhì)量的10％，水玻璃的質(zhì)量為沙漠砂質(zhì)量的5％。

[0055] (3)高嶺土、碳酸鈣和碳化硅混合球磨60min，球磨過程中添加水的比例為高嶺土、碳酸鈣和碳化硅混合料總質(zhì)量的40％。

[0056] (4)將球磨后的料漿和稱取的水玻璃加入到沙漠砂中，然后用混料機(jī)混制30min，90℃下保溫300min，排水。

[0057] (5)經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上用5MPa的壓力成型；成型后的毛坯在100℃保溫40min，使毛坯硬化。

[0058] (6)毛坯繼續(xù)在1150℃下燒結(jié)120min。[0059] 本實(shí)施例獲得的多孔陶瓷孔隙率為30.06％，抗壓強(qiáng)度23.25MPa。密度為1.76g/3 ?6

cm，熱膨脹系數(shù)為1.22×10 /℃。

[0060] 實(shí)施例4[0061] (1)選取80?100目組的沙漠砂作為骨料。[0062] (2)稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃：沙漠砂為70kg，燒結(jié)助劑為30kg，燒結(jié)助劑中高嶺土和碳酸鈣質(zhì)量比為85：15，增強(qiáng)相粉體為氧化鋯，氧化鋯的質(zhì)量為

燒結(jié)助劑質(zhì)量的15％，另取水玻璃的質(zhì)量為沙漠砂質(zhì)量的6％。

[0063] (3)高嶺土、碳酸鈣和氧化鋯混合球磨40min，球磨過程中添加水的比例為高嶺土、碳酸鈣和氧化鋯混合料總量的50％。

[0064] (4)將球磨后的料漿和稱取的水玻璃加入到沙漠砂中，然后用混料機(jī)混制60min，90℃下保溫360min，排水。

[0065] (5)經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上用10MPa的壓力成型；成型后的毛坯在80℃保溫60min，使毛坯硬化。

[0066] (6)毛坯繼續(xù)在1200℃下燒結(jié)60min。[0067] 本實(shí)施例獲得的多孔陶瓷孔隙率為29.62％，抗壓強(qiáng)度25.26MPa。密度為1.78g/3 ?6

cm，熱膨脹系數(shù)為1.24×10 /℃。

[0068] 實(shí)施例5[0069] (1)選取50?60目組的沙漠砂為骨料。[0070] (2)稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃：沙漠砂為90kg，燒結(jié)助劑為10kg，燒結(jié)助劑中高嶺土和碳酸鈣質(zhì)量比為80：20，增強(qiáng)相粉體為碳化硅，碳化硅的質(zhì)量為

燒結(jié)助劑質(zhì)量的20％，另取水玻璃的質(zhì)量為沙漠砂質(zhì)量的7％。

[0071] (3)高嶺土、碳酸鈣和碳化硅混合球磨90min，球磨過程中添加水的比例為高嶺土、碳酸鈣和碳化硅混合料總量的40％。

[0072] (4)將球磨后的料漿和稱取的水玻璃加入到沙漠砂中，然后用混料機(jī)混制30min，90℃下保溫240min，排水。

[0073] (5)經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上用15MPa的壓力成型；成型后的毛坯在90℃保溫30min，使毛坯硬化。

[0074] (6)毛坯繼續(xù)在1300℃下燒結(jié)90min。[0075] 本實(shí)施例獲得的多孔陶瓷孔隙率為34.27％，抗壓強(qiáng)度16.36MPa。密度為1.61g/3 ?6

cm，熱膨脹系數(shù)為1.61×10 /℃。

[0076] 實(shí)施例6[0077] (1)選取50?60目組的沙漠砂作為骨料。[0078] (2)稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃：沙漠砂為85kg，燒結(jié)助劑15kg，燒結(jié)助劑中高嶺土和碳酸鈣質(zhì)量比為75：25；增強(qiáng)相粉體為碳化硅，碳化硅的質(zhì)量為燒結(jié)助

劑質(zhì)量的10％，水玻璃的質(zhì)量為沙漠砂質(zhì)量的5％。

[0079] (3)高嶺土、碳酸鈣和碳化硅混合球磨60min，球磨過程中添加水的比例為高嶺土、碳酸鈣和碳化硅混合料總質(zhì)量的40％，添加球磨改性劑的質(zhì)量為水的質(zhì)量的30％，球磨改

性劑為N,N?二甲基乙酰胺和2?羥基丙酸乙酯的混合物，N,N?二甲基乙酰胺和2?羥基丙酸乙

酯的質(zhì)量之比為1：2.5。

[0080] (4)將球磨后的料漿和稱取的水玻璃加入到沙漠砂中，然后用混料機(jī)混制30min，90℃下保溫300min，排水及球磨改性劑。

[0081] (5)經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上用10MPa的壓力成型；成型后的毛坯在100℃保溫40min，使毛坯硬化。

[0082] (6)毛坯繼續(xù)在1200℃下燒結(jié)120min。[0083] 本實(shí)施例獲得的多孔陶瓷孔隙率為39.3％，抗壓強(qiáng)度24.93MPa。密度為1.52g/3 ?6

cm，熱膨脹系數(shù)為1.73×10 /℃。

[0084] 實(shí)施例7[0085] (1)選取60?80目組的沙漠砂作為骨料。[0086] (2)稱取沙漠砂、燒結(jié)助劑、增強(qiáng)相粉體和水玻璃：沙漠砂為85kg，燒結(jié)助劑為15kg，燒結(jié)助劑中高嶺土、碳酸鈣質(zhì)量比為75：25，增強(qiáng)相粉體為氧化鋯，氧化鋯的質(zhì)量為燒

結(jié)助劑質(zhì)量的10％，水玻璃的質(zhì)量為沙漠砂質(zhì)量的5％。

[0087] (3)高嶺土、碳酸鈣和氧化鋯混合球磨60min，球磨過程中添加水的比例為高嶺土、碳酸鈣和氧化鋯混合料總質(zhì)量的40％，添加球磨改性劑的質(zhì)量為水的質(zhì)量的40％，球磨改

性劑為N,N?二甲基乙酰胺和2?羥基丙酸乙酯的混合物，N,N?二甲基乙酰胺和2?羥基丙酸乙

酯的質(zhì)量之比為1：2。

[0088] (4)將球磨后的料漿和稱取的水玻璃加入到沙漠砂中，然后用混料機(jī)混制30min，90℃下保溫300min，排水及球磨改性劑。

[0089] (5)經(jīng)脫水的原料在壓力機(jī)上用15MPa的壓力成型；成型后的毛坯在100℃保溫40min，使毛坯硬化。

[0090] (6)毛坯繼續(xù)在1300℃下燒結(jié)120min。[0091] 本實(shí)施例獲得的多孔陶瓷孔隙率為36.47％，抗壓強(qiáng)度25.43MPa。密度為1.59g/3 ?6

cm，熱膨脹系數(shù)為1.53×10 /℃。

[0092] 部分陶瓷的微觀形貌如圖2所示：[0093] 試樣1：為實(shí)施例1所得到的多孔陶瓷材料。[0094] 試樣6：為實(shí)施例2所得到的多孔陶瓷材料。[0095] 試樣9：為實(shí)施例3所得到的多孔陶瓷材料。[0096] 試樣12：為實(shí)施例4所得到的多孔陶瓷材料。[0097] 圖2a?圖2d四組試樣內(nèi)部均形成連通孔。試樣1(圖2a)和試樣6(圖2b)為斷口面；試樣9(圖2c)和試樣12(圖2d)為斷口打磨平整面。由實(shí)施例4(試樣12)的陶瓷微結(jié)構(gòu)局部放大

圖圖2(e)可知，在骨料間連接部位的基體致密，均勻分布有微細(xì)氧化鋯顆粒強(qiáng)化相，強(qiáng)化相

顆粒尺寸小于5微米。

[0098] 由實(shí)施例1至實(shí)施例7可知，本發(fā)明在提高多孔陶瓷強(qiáng)度的同時孔隙率不出現(xiàn)明顯降低，具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

[0099] (1)利用固相顆粒堆積燒結(jié)法合成多孔陶瓷，其強(qiáng)度除了受孔隙率和孔徑的影響之外，骨料顆粒間的連接強(qiáng)度起著決定性的作用。對骨料、燒結(jié)助劑、碳化硅或氧化鋯粉體

各組分的比例、成型壓力和燒結(jié)制度進(jìn)行了優(yōu)化。燒結(jié)助劑中低熔點(diǎn)物質(zhì)越多，成型壓力越

大，燒結(jié)溫度越高，陶瓷孔徑和孔隙率就越小，強(qiáng)度越高。

[0100] (2)沙漠砂能譜分析證明沙漠砂顆粒除了含有大量硅元素之外，還含有少量鉀、鈣、鐵、鈦、鋁和鎂等元素；這些金屬的存在降低了砂顆粒的軟化溫度，并且能促使物料在較

低溫度下形成液相，在燒結(jié)過程中離子擴(kuò)散更加充分，骨料顆粒間連接部位更容易形成穩(wěn)

定的化學(xué)結(jié)合，有利于提高砂骨料間連接部位的致密度，從而有效改善陶瓷的強(qiáng)度。

[0101] (3)添加的碳化硅或氧化鋯粉體在燒結(jié)過程中被液相包圍，由于它們的熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性高，幾乎不參與高溫化學(xué)反應(yīng)。因此冷卻后成為砂骨料間玻璃相的增強(qiáng)相，產(chǎn)生硬

質(zhì)顆粒復(fù)合強(qiáng)化效果，也進(jìn)一步提高砂骨料間的結(jié)合強(qiáng)度。

[0102] (4)在對燒結(jié)助劑和增強(qiáng)相粉體進(jìn)行混合球磨的過程中，加入球磨改性劑，可以對燒結(jié)助劑和增強(qiáng)相粉體進(jìn)行表面改性及使得增強(qiáng)相粉體顆粒與燒結(jié)助劑顆粒能夠均勻分

散，尤其是能夠有效地對高嶺土進(jìn)行改性，提高高嶺土的結(jié)合能力和燒結(jié)性能，在排水的過

程中能夠更好地將沙漠砂及增強(qiáng)相粉體結(jié)合起來，在燒結(jié)過程中能夠有效地填充顆粒間

隙，增強(qiáng)砂骨料間連接部位的致密程度而實(shí)現(xiàn)改善陶瓷材料強(qiáng)度的目的，并且能夠提高增

強(qiáng)相粉體的硬質(zhì)顆粒復(fù)合強(qiáng)化能力，進(jìn)一步提高砂骨料的結(jié)合強(qiáng)度。

[0103] (5)本發(fā)明所得多孔陶瓷孔隙率為30?40％，密度1.5?1.8g/cm3，抗壓強(qiáng)度15??6

25MPa，熱膨脹系數(shù)為(1.0?2.0)×10 /℃。

[0104] (6)本發(fā)明所用原料中可揮發(fā)性物質(zhì)添加量較低，而且大量利用天然沙漠砂，與其它工藝相比，具有綠色制造、環(huán)保、節(jié)約國土資源、工藝簡便和成本低廉的突出優(yōu)點(diǎn)。

[0105] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或

變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或

變動仍處于本專利申請權(quán)利要求的保護(hù)范圍之中。