Синтезированы пористые керамические материалы на основе крупнодисперсного заполнителя Al2O3 с использованием высокодисперсных связующих MgO, SiO2 и SiC методом компактирования при давлениях 20…40 МПа и последующего спекания в интервале температур 1100…1300 °C. Установлено, что при 1100 °C формируется слабо консолидированная структура материала, тогда как при 1200 °C и выше реализуется жидкофазное спекание, обеспечивающее упрочнение каркаса материала с завершением формирования поровой структуры при 1300 °C. Установлено, что повышение температуры спекания с 1100 до 1300 °C увеличивает прочность при изгибе более чем в 3 раза, а рост давления прессования с 20 до 40 МПа обеспечивает двукратное упрочнение при сохранении высокой пористости, газопроницаемости и структурной однородности. Полученные результаты демонстрируют возможность целенаправленного регулирования структурных и эксплуатационных характеристик пористой керамики за счет оптимизации технологических параметров синтеза. Данная работа может быть использована для практического недорогого производства Al2O3-мембран, эффективных в условиях воздействия агрессивных сред и высоких термических нагрузок для процессов микрофильтрации, а также подложек в качестве катализаторов.
Роман Дмитриевич Капустин – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН), Черноголовка, Московская область, Россия
Андрей Олегович Кириллов – кандидат технических наук, младший научный сотрудник, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН), Черноголовка, Московская область, Россия
1. Cheraitia A., Ayral A., Julbe A., et al. Synthesis and characterization of microporous silica–alumina membranes // Journal of Porous Materials. 2010. V. 17, No. 3. P. 259 – 263. DOI: 10.1007/s10934-009-9306-3
2. Lukin E. S., Kuteinikova A. L., Popova N. A. Porous permeable ceramics based on aluminum oxide // Glass and Ceramics. 2003. V. 60, No. 3–4. С. 81–82. DOI: 10.1023/A:1024402928245
3. Morozova L. V., Kalinina M. V., Shilova O. A. Preparation and properties of porous ceramics based on alumomagnesium spinel and zirconium dioxide // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. V. 8, No. 5. P. 781 – 787. DOI: 10.1134/S2075113317050125
4. Abyzov A. M. Aluminum oxide and alumina ceramics (Review). Part 1. Properties of Al2O3 and industrial production of dispersed Al2O3 // Новые огнеупоры. 2019. No. 1. P. 16 – 23.
5. Kamyshnaya K. S., Khabas T. A. Developing porous ceramics on the base of zirconia oxide with thin and permeable pores by crystallization of organic additive method // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. V. 156. P. 012039. DOI: 10.1088/1757-899X/156/1/012039
6. Belyakov A. V., Zo A., Popova N. A., et al. Strengthening binders for porous permeable ceramics with the electrofused corundum aggregate // Novye Ogneupory (New Refractories). 2017. V. 2. P. 25 – 29. DOI: 10.17073/1683-4518-2017-2-25-2
7. Krivoshapkina E. F., Krivoshapkin P. V., Vedyagin A. A. Synthesis of Al2O3–SiO2–MgO ceramics with hierarchical porous structure // Journal of Advanced Ceramics. 2017. V. 6, No. 1. P. 11 – 19. DOI: 10.1007/s40145-016-0211-7
8. Belyakov A. V., Oo Z. Y. M., Popova N. A., Min Y. A. Effect of electrocorundum powder grain-size composition with a porcelain binder on porous ceramic gas permeability and strength // Refractories and Industrial Ceramics. 2017. V. 58, No. 4. P. 390 – 394. DOI: 10.1007/s11148-017-0121-6
9. Qing W., Liu F., Yao H., et al. Functional catalytic membrane development: A review of catalyst coating techniques // Advances in Colloid and Interface Science. 2020. V. 282. С. 102207. DOI: 10.1016/j.cis.2020.102207
10. Андрианов Н. Т., Балкевич В. Л., Беляков А. В. Практикум по химической технологии керамики: учеб. пособие. М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2005. 336 с.
11. Eom J.-H., Kim Y.-W., Raju S. Processing and properties of macroporous silicon carbide ceramics: A review // Journal of Asian Ceramic Societies. 2013. V. 1, No. 3. P. 220 – 242. DOI: 10.1016/j.jascer.2013.08.003
12. Yang Z., Yu J., Ren Z., et al. Fabrication and characterization of porous alumina-based ceramics using silicone resin as binder // Transactions of the Indian Ceramic Society. 2016. V. 75, No. 1. P. 40 – 46. DOI: 10.1080/0371750X.2016.1149126
13. Tomilina E. M., Pronina O. V., Lukin E. S., Kagramanov G. G. Porous alumina-based ceramic // Glass and Ceramics. 2000. V. 57, No. 6. P. 210–211. DOI: 10.1023/A:1007136816255
14. Uvarov V. I., Kapustin R. D., Kirillov A. O., Loryan V. E. Influence of structural-dimensional factor and catalytically active additives of Fe2 O3/Cr2O3 in a-Al2O3-based membranes on hydrocarbon dehydrogenation // Journal of Asian Ceramic Societies. 2021. V. 9, No. 3. P. 806 – 814. DOI: 10.1080/21870764.2021.1920133
15. Feng D., Luo X., Zhang G., et al. Effect of Al2O3 + 4SiO2 additives on sintering behavior and thermal shock resistance of MgO-based ceramics // Refractories and Industrial Ceramics. 2016. V. 57, No. 4. P. 417 – 422. DOI: 10.1007/s11148-016-9967-6
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.11.pp.042-050
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
