zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép đến chế tạo gốm xốp Al2 O3 bằng phương pháp thiêu kết xung điện một chiều

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài báo này, ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép đến cấu trúc và tính chất cơ học của vật liệu gốm xốp Al2 O3 chế tạo bằng phương pháp thiêu kết xung điện một chiều (PECS) đã được tiến hành nghiên cứu. Từ các kết quả đạt được, có thể thấy khi giảm áp lực ép, độ xốp của vật liệu tăng và có giá trị lớn nhất là 65,6% ở 1000o C với áp lực ép là 30 MPa. Bên cạnh đó, độ xốp thay đổi theo xu hướng tăng khi giảm nhiệt độ thiêu kết và có giá trị nhỏ nhất là 58,5% ở 1150o C với áp lực ép là 30 MPa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép đến chế tạo gốm xốp Al2 O3 bằng phương pháp thiêu kết xung điện một chiều

Khoa học Tự nhiênVật lý; Khoa học Kỹ thuật và Công nghệKỹ thuật vật liệu và luyện kim; Kỹ thuật môi trường DOI: 10.31276/VJST.66(10DB-HH).08-12 Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép đến chế tạo gốm xốp Al2O3 bằng phương pháp thiêu kết xung điện một chiều Nguyễn Thị Thảo1, Chu Hoàng Đức Anh1, 2, Dương Minh Hồng1, Nguyễn Xuân Trường3, Đặng Quốc Khánh1* 1 Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1 Đại Cồ Việt, phường Bách Khoa, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam 2 Cục Công nghiệp, Bộ Công Thương, 54 Hai Bà Trưng, phường Trần Hưng Đạo, quận Hoàn Kiếm, Hà Nội, Việt Nam 3 Trường Hoá và Khoa học sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1 Đại Cồ Việt, phường Bách Khoa, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Ngày nhận bài 12/9/2024; ngày chuyển phản biện 15/9/2024; ngày nhận phản biện 5/10/2024; ngày chấp nhận đăng 15/10/2024 Tóm tắt: Trong bài báo này, ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép đến cấu trúc và tính chất cơ học của vật liệu gốm xốp Al2O3 chế tạo bằng phương pháp thiêu kết xung điện một chiều (PECS) đã được tiến hành nghiên cứu. Từ các kết quả đạt được, có thể thấy khi giảm áp lực ép, độ xốp của vật liệu tăng và có giá trị lớn nhất là 65,6% ở 1000oC với áp lực ép là 30 MPa. Bên cạnh đó, độ xốp thay đổi theo xu hướng tăng khi giảm nhiệt độ thiêu kết và có giá trị nhỏ nhất là 58,5% ở 1150oC với áp lực ép là 30 MPa. Ngược lại, khi tăng áp lực ép, độ bền nén tăng và có giá trị lớn nhất là 16,68 MPa ở 1150oC với áp lực ép là 40 MPa. Kết quả cũng cho thấy, độ bền nén của mẫu gốm xốp giảm và có giá trị nhỏ nhất là 6,86 MPa ở 1000oC với áp lực ép là 30 MPa khi giảm nhiệt độ thiêu kết. Kết quả thu được đã cho thấy tầm quan trọng của nhiệt độ và áp suất thiêu kết trong việc cải thiện các tính chất cơ học của vật liệu gốm xốp Al2O3 và cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các vật liệu này. Từ khóa: Al2O3, áp lực ép, gốm xốp, nhiệt độ, thiêu kết xung dòng điện một chiều. Chỉ số phân loại: 1.3, 2.5, 2.7 Effects of sintering temperature and pressure on fabrication of porous Al2O3 by pulsed electric current sintering process Thi Thao Nguyen1, Hoang Duc Anh Chu1, 2, Minh Hong Duong1, Xuan Truong Nguyen3, Quoc Khanh Dang1* 1 School of Materials Science and Engineering, Hanoi University of Science and Technology, 1 Dai Co Viet Street, Bach Khoa Ward, Hai Ba Trung District, Hanoi, Vietnam 2 Vietnam Industry Agency, Ministry of Industry and Trade, 54 Hai Ba Trung Street, Tran Hung Dao Ward, Hoan Kiem District, Hanoi, Vietnam 3 School of Chemistry and Life Sciences, Hanoi University of Science and Technology, 1 Dai Co Viet Street, Bach Khoa Ward, Hai Ba Trung District, Hanoi, Vietnam Received 12 September 2024; revised 5 October 2024; accepted 15 October 2024 Abstract: In this article, the effects of temperature and pressure on the structure and mechanical properties of porous Al2O3 ceramic materials fabricated by pulsed electric current sintering (PECS) were investigated. The results showed that a decrease in pressure led to an increase in the porosity, which reached a maximum value of 65.6% at 1000oC with an applied pressure of 30 MPa. Additionally, the porosity tended to increase as the sintering temperature decreased, with the minimum value of 58.5% achieved at 1150oC under the same applied pressure of 30 MPa. On the other hand, when the applied pressure increased, there was an increase in compressive strength, with a maximum value of 16.68 MPa at 1150oC under an applied pressure of 40 MPa. When the sintering temperature decreased, compressive strength decreased, with a minimum value of 6.86 MPa at 1000oC under an applied pressure of 30 MPa. The obtained results have shown the important role of sintering temperature and pressure in improving the mechanical properties of Al2O3 porous ceramic materials and provided a scientific basis for the development of these materials. Keywords: Al2O3, porous ceramic, pressure, pulse electric current sintering, temperature. Classification numbers: 1.3, 2.5, 2.7 * Tác giả liên hệ: Email: khanh.dangquoc@hust.edu.vn 66(10ĐB-HH) 10.2024 8
Khoa học Tự nhiênVật lý; Khoa học Kỹ thuật và Công nghệKỹ thuật vật liệu và luyện kim; Kỹ thuật môi trường 1. Đặt vấn đề C+O2→CO2 (1) Hiện nay, vật liệu gốm xốp Al2O3 đang là một trong 2.3. Kiểm tra và đánh giá cấu trúc và tính chất cơ học những vật liệu tiềm năng cho các ứng dụng bộ lọc như lọc của vật liệu kim loại nóng chảy, lọc luồng khí nóng từ quá trình đốt cháy, Phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng để xác định lọc khí trong môi trường ô nhiễm… do vật liệu này mang thành phần pha của mẫu bằng thiết bị đo nhiễu xạ tia X nhiều ưu điểm như khoảng nhiệt độ làm việc rộng, độ xốp của Hãng PANalytical AERIS (Hà Lan). Kính hiển vi điện cao, diện tích bề mặt riêng lớn, độ bền lớn [1-3]. Dù mang tử quét (SEM, JEOL JSM-IT200, Nhật Bản), kính hiển vi nhiều ưu điểm nổi bật, nhưng loại vật liệu này lại có hạn chế quang học kỹ thuật số VHX-7000 (Keyence, Nhật Bản) lớn đó là nhiệt độ chế tạo vật liệu gốm xốp Al2O3 rất cao do được sử dụng để phân tích cấu trúc bề mặt. Sự phân bố và nhiệt độ chế tạo của Al2O3 lớn hơn 1700oC [4]. Để chế tạo kích thước lỗ xốp được phân tích bằng phần mềm ImageJ vật liệu này ở nhiệt độ thấp và trong thời gian ngắn có thể trên kết quả hiển vi nhận được. Độ bền nén của mẫu gốm dùng tới các chất phụ gia giảm nhiệt độ thiêu kết như TiO2, xốp được xác định bằng thiết bị thử cơ tính MTS E45.1058 Cr2O3, MgO… [4-9] hoặc các phương pháp thiêu kết hiện (Hoa Kỳ) theo tiêu chuẩn JIS-R 1608-2003 của Nhật Bản. đại như phương pháp thiêu kết bằng sóng điện từ, phương Theo tiêu chuẩn TCVN 10826:2015, phương pháp cân pháp PECS [2, 3, 10-14]. Trong đó, PECS là phương pháp thủy tĩnh dựa trên định luật Acsimet được sử dụng để xác hiện đại, hiệu quả được sử dụng trong nghiên cứu này do nó 𝑦𝑦 𝑡𝑡 =𝑡𝑡 = 𝑚𝑚 − (g/cm3) 3) 𝑦𝑦 𝑚𝑚1 𝑚𝑚1 định độ xốp của mẫu theo phương trình (2): cho phép sản xuất các vật liệu với cấu trúc mịn, đồng nhất 𝑚𝑚2 − 𝑚𝑚3 𝑚𝑚3 2 Tỷ trọng thực với tính chất được cải thiện, tốc độ nâng (hạ) nhiệt nhanh, Tỷ trọng thực thực Tỷ trọng (g/cm (2) (2) (2) 𝜃𝜃 =𝜃𝜃 =𝑙𝑙 𝑡𝑡𝑡𝑡𝛾𝛾 . 100% (%)(%) 𝑚𝑚2100% . − 𝑚𝑚3 𝛾𝛾 𝑙𝑙 −𝛾𝛾𝑦𝑦𝑙𝑙 − 𝛾𝛾𝑡𝑡 1 (g/cm3) 𝛾𝛾 = 𝑚𝑚 có thể rút ngắn thời gian của quá trình thiêu kết [14]. Ngoài Độ xốp thực thực trọng thực 𝑙𝑙 Độ xốp 𝛾𝛾 𝑙𝑙 𝑙𝑙 𝑙𝑙 𝑙𝑙 ra, phương pháp này có thể điều khiển cấu trúc và độ xốpĐộ xốp thực Tỷ (2) (3) (3) (3) 𝜃𝜃 = 𝑙𝑙 𝑙𝑙 𝑡𝑡 . 100% (%) 𝛾𝛾 − 𝛾𝛾 của vật liệu phụ thuộc vào yêu cầu và mục đích ứng dụng (Độ xốpxốp tổng) tổng) thực (Độ tổng) xốp Độ xốp (Độ khối đó: m là khô, là là lượng mẫu 𝛾𝛾 𝑙𝑙là khối hòa mẫu 𝑙𝑙 (3) [2]. Tính đến thời điểm hiện tại, đã có một số nghiênđó, m1khối lượng mẫu (Độ khối2lượngkhối lượng msausau khilượng chất lỏng, m3 m3 trong đó, cứu trong m1 là làtrong lượng mẫu xốpm m2khốimẫu khô; mẫu khi bãobão hòa chất lỏng, 1 khô, tổng) 2 mới về việc chế tạo vật liệu gốm xốp Al2O3 bằng khối lượng mẫu khi cân m1hòatĩnh,làltlỏng; trọngthuyết củacủa α-Al2O3. hòa chất lỏng, m3 là phương trong đó, khi cân thủy là khối lượng mẫu khô, m2 là khối lượng mẫu sau khi bão là khối lượng mẫusau khi bão tĩnh,chất tỷ trọng 3 làlý thuyết α-Al2O3. khi cân thủy γlt γ là tỷ m lý khối lượng mẫu pháp thiêu kết xung dòng điện được công bố. Kết quả cho thủy tĩnh; γlt là tỷ trọng lý tĩnh, γlt là tỷ trọng lý thuyết là khối lượng mẫu khi cân thủy thuyết của α-Al O . của α-Al2O3. 2 3 thấy, vật liệu có độ xốp cao (>50%) chỉ với 10-30% Kết tích thảo luậnKết quả và thảo luận 3. Kếtthể quả và thảo3. 3. quả và luận graphite làm chất tạo xốp, có khả năng điều khiển phân bố 3. Kết quả3.1. Kết quảluận tích nhiễu xạ tia X và bàn phân và kích thước lỗ xốp dựa vào đặc tính của chất tạo xốp Kết quả phân tích nhiễu xạ xạ tia nhiễu xạ tia X 3.1. Kết quả phân tích nhiễu tia X X 3.1. sử 3.1. Kết quả phân tích Hình 1 biểu thị giản đồ nhiễu xạ tia X của bột Al2O3 trước và sau khi thiêu kết tại dụng và độ bền của vật liệu cũng được cải thiện rõ rệt [2-3, 1 biểu thị giản đồ nhiễu xạ tia X của bột Al O trước và sau khi thiêu kết tại Hình Hình 1 biểu thị nhiệt độ 1150oC. Giản giản đồ nhiễu các đỉnh 3nhiễuvà ứng vớiAlthiêu kết của Hình 1 biểu thị đồ cho thấy, đa phần xạ 3tia X củasau khi 2O3 xạ tại giản đồ nhiễu xạ tia X của bột Al2O 2 trước xạ bột đỉnh nhiễu 11-13]. Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của nhiệt nhiệt học củao otrước vàđồ vàthấy, thiêu nhiễu tại ứng với đỉnh 1150xạ của γ-Al2Ođồnhiễunhận thấy nhiệt độ 1150 C. Giản O3 một vài đỉnh kết xạ đỉnh nhiễunhiễu xạ ứng đỉnh Không xạ xạ α-Al sau khi đa đa phần nhiệt độ xạ C. Giản . cho o độ thiêu kết và áp lực ép đến cấu trúc và tính chất cơ độ 1150 C. Giản đồ 2chocho thấy, phần cáccác đỉnh nhiễu ứng vớivới 3đỉnh nhiễu củacủa thấy,sự khác biệt giữa hai kết quả nhiễu xạ tiaứng với đỉnh nhiễumẫu gốm xốp sau khi đa phần các đỉnh nhiễu xạ X. Kết quả này cho thấy, xạ của vật liệu gốm xốp Al2O3 chế tạo bằng phương pháp 2PECS.một vài vài đỉnh nhiễu oứng vớivới đỉnh nhiễu ocủacủa γ-Al2O3. Không nhận thấy α-Al và α-Al O32O3 và một đỉnh nhiễumột xạ ứng đỉnh nhiễu xạ xạ với đỉnh. nhiễu xạ α-Althiêu kết ở 1150 C trong 3 phút và nungxạ800 C trong 3 giờ, 3γ-Al2O3 vẫn nhận thấy 2 O3 và xạ vài đỉnh nhiễu ở ứng γ-Al2O Không chưa chuyển 2. Phương pháp chế tạo vật liệu sự khác biệtbiệt giữa hai kếtOnhiễu xạα-Al2X.và chấtquảquảđượcbiệtbỏ thấy, mẫu gốm xốp sau khi sự khác giữa của kết quảquảKhôngtia O3 KếtKết xốp nàyloại giữa haigốm quả sau khi hai γ-Al2 3. nhiễu xạ tia X. tạo này chocho hoàn toàn. kết xốp hóa hoàn toàn thành nhận thấy sự khác thấy, mẫu nhiễu xạ tia X.và nung ởnày 800oC tronggiờ, gốm xốp sauchưa chuyển o Kết quả 800cho thấy,3mẫugiờ, γ-Al2vẫnvẫn chưa chuyển thiêu kết kết1150oC trong 3 phút ovà nung ở oC trong thiêu ở ở 1150 C trong 3 phút 3 γ-Al2O3 O3 khi 2.1. Nguyên liệu ban đầu thiêu kết ở 1150 C trong 3 phút và nung ở 800oC trong 3 hóahóa hoàn toàn giờ, γ-Al 32và3 chấtchưa chuyển hóaloại hoàn toàn. thành α-Al O và tạo xốp được loại hoàn hoàn toàn. hoàn toàn thành α-Al2O O vẫn chất tạo xốp được bỏ bỏ toàn thành α-Al O Bột Al2O3 (Macklin) có độ tinh khiết lớn hơn 99,9% có 2 3 2 3 kích thước hạt trung bình 6 μm được sử dụng làm nguyên và chất tạo xốp được loại bỏ hoàn toàn. liệu ban đầu, chất tạo xốp sử dụng là than hoạt tính (Merck) với kích thước hạt trung bình khoảng 40 μm . 2.2. Chuẩn bị bột và chế tạo vật liệu Hỗn hợp bột ban đầu thu được bằng cách trộn bột Al2O3 với than hoạt tính theo tỷ lệ tính toán trước và được đưa vào trong khuôn graphite với đường kính lòng khuôn là 20 mm. Sau đó, khuôn được đặt trong thiết bị thiêu kết xung dòng điện LABOX 625F (Sinterland, Nhật Bản). Vật liệu được chế tạo ở nhiệt độ thiêu kết thay đổi từ 1000 đến 1150oC với áp lực ép lần lượt là 30 và 40 MPa trong môi trường chân không. Mẫu gốm xốp sau khi thiêu kết được nung ở nhiệt độ 800oC trong thời gian là 3 giờ ở môi trường không khí nhằm mục đích loại bỏ hoàn toàn than hoạt tính tồn tại trong mẫu Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của bột Al2O3 trước và sau khi thiêu theo phương trình (1). kết ở 1150oC. 66(10ĐB-HH) 10.2024 9
Khoa học Tự nhiênVật lý; Khoa học Kỹ thuật và Công nghệKỹ thuật vật liệu và luyện kim; Kỹ thuật môi trường Hình 2. Ảnh qua kính hiển vi kỹ thuật số và biểu đồ mô tả phân bố lỗ xốp, kích thước lỗ xốp trung bình (dtb) của gốm xốp Al2O3 thiêu kết bằng phương pháp thiêu kết xung điện một chiều. 3.2. Kết quả cấu trúc bề mặt, độ xốp có kích thước hạt trung bình 85 µm với nhiệt độ thiêu kết là 1000oC, kích thước lỗ xốp giảm xuống còn 58 µm khi nhiệt Hình 2 cho thấy cấu trúc bề mặt, phân bố và kích thước độ thiêu kết là 1150oC. Với áp lực ép 40 MPa, kích thước lỗ lỗ xốp trung bình của các mẫu gốm xốp khi nhiệt độ thay xốp giảm từ 81 xuống 52 µm khi tăng nhiệt độ thiêu kết từ đổi từ 1000 đến 1150oC với áp lực ép là 30 và 40 MPa. Kết 1000 lên 1150oC. quả cho thấy, kích thước lỗ xốp trung bình có xu hướng giảm khi tăng nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép. Các lỗ xốp có Sự thay đổi của kích thước lỗ xốp có thể được giải thích kích thước 100-140 µm dần biến mất và các lỗ xốp có kích do khi tăng nhiệt độ thiêu kết làm tăng động lực thiêu kết, thước 20-90 µm bắt đầu xuất hiện với tần suất nhiều hơn, thúc đẩy khả năng kết khối, do đó làm cho vật liệu kết khối dẫn đến kích thước lỗ xốp trung bình giảm từ 85 xuống 58 nhanh hơn. Mặt khác, khi ở nhiệt độ cao, quá trình kết khối µm khi nhiệt độ thiêu kết thay đổi từ 1000 đến 1150oC. diễn ra nhanh hơn, đồng nghĩa với co ngót về thể tích mạnh hơn, dẫn đến kích thước của lỗ xốp nhỏ hơn khi nhiệt độ Hình 3 là kết quả hiển vi điện tử quét (SEM) của các tăng từ 1000 đến 1150oC. Khi áp lực ép tăng làm cho các hạt mẫu gốm xốp thiêu kết ở 1000 và 1150oC với áp lực ép lần bột sắp xếp lại trật tự. Các hạt nhỏ hơn điền đầy vào khoảng lượt là 30 và 40 MPa. Từ kết quả nhận được, kích thước trống giữa các hạt lớn hơn dẫn đến làm tăng diện tích tiếp lỗ xốp giảm khi nhiệt độ thiêu kết thay đổi trong khoảng xúc bề mặt giữa các hạt do đó thúc đẩy quá trình kết khối và 1000-1150oC. Với áp lực ép 30 MPa, mẫu gốm xốp Al2O3 làm giảm kích thước lỗ xốp. 66(10ĐB-HH) 10.2024 10
Khoa học Tự nhiênVật lý; Khoa học Kỹ thuật và Công nghệKỹ thuật vật liệu và luyện kim; Kỹ thuật môi trường Hình 5 cho thấy mối quan hệ Độ bền nén 3.3. tương quan giữa độ bền nén với nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép. Độ bền nén thay đổi theo chiều tăng khimối quan hệ tương áp lực giữa độ Ở Hình 5 cho thấy nhiệt độ thiêu kết và quan ép tăng. bền áp lực ép 30 MPa, độ bền nén của gốm xốp Al2O3 kết và áp lực ép. Độ bền nén thay đổi nén với nhiệt độ thiêu tăng từ 6,86 lên 9,13 MPa. Còn ở áp theo chiều tăng khi nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép tăng. Ở áp lực ép 40 MPa, độ bền nén lực ép 30 MPa, độ bền MPa.của gốmsánh với O tăng về độ tăng từ 11,98 lên 16,86 nén Khi so xốp Al kết quả từ 6,86 2 3 xốp ở hình 4, có thể dễ dàng nhận thấy độ Còn nén và độ ép 40 MPa, độ bền nén tăng từ lên 9,13 MPa. bền ở áp lực xốp có xu hướng thay đổi đối 11,98 lên 16,86 MPa. Khi so sánh với kết quả về độ xốp ở nghịch với nhau. hình 4, có thể dễ dàng nhận thấy độ bền nén và độ xốp có xu hướng thay đổi đối nghịch với nhau. Hình 3. Ảnh qua kính hiển vi điện tử quét mẫu gốm xốp Al2O3 được thiêu kết bằng phương pháp thiêu kết xung điện một chiều. (A) 1000oC-30 MPa; (B) 1150oC-30 MPa; (C) 1000oC-40 MPa; (D)1150oC-40 MPa. Hình 4 cho thấy mối quan hệ tương quan giữa độ xốp với nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép. Có thể thấy rằng, độ xốp, phân bố và kích thước lỗ xốp trung bình có hưởngmột nhiệt độ thiêu kết đếncủa bền nén của gốm xốp Al2O3. nén của Hình 5. Ảnh hưởng Hình 5. Ảnh cùng của gốm xốp Al2O3. độ nhiệt độ thiêu kết đến độ bền xu hướng thay đổi khi nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép thay đổi. Khi tăng nhiệt độ từ 1000 đến 1150oC,Ta có thểgiảm độ bền nén và độthể thấy độ quan hệ nghịch đảo. Mối quan hệ nàyhệ độ xốp thấy từ Ta có xốp có mối bền nén và độ xốp có mối quan 65,60 xuống còn 62,01% với áp lực ép 30 MPa. Với áp lực nghịch đảo. Mối quan hệ này còn được biểu diễn thông qua còn được biểu diễn thông qua công thức của Rice được biểu diễn trong phương trình số ép 40 MPa thì độ xốp giảm từ 65,37 xuống còn 58,50% từ công thức của Rice được biểu diễn trong phương trình số 1000 đến 1150oC. Ta có thể dễ dàng (4) như sau khi nhiệt độ (4) như sau [15]: nhận thấy [15]: 𝜎𝜎 = 𝜎𝜎 𝑜𝑜 exp(−𝑏𝑏𝑏𝑏) thiêu kết và áp lực ép tăng làm thúc đẩy quá trình kết khối (4) (4) của vật liệu, do đó làm giảm kích thước lỗ xốp, tức là thể tích khoảng trống bên trong vật liệu giảm đồng nghĩa với trong đó, σ và σo lần lượt là độ bền của vật liệu xốp và vật liệu không xốp (độ xốp có giá việc độ xốp của vật liệu giảm. Từ những phân tích trên, có trong đó, σ và σ lần lượt là độ bền của vật liệu xốp và vật o thể thấy, khi nhiệt độ thiêu kết và áp trị bằng 0), pđộ xốp, sự của vật không xốp (độ xốp có giá trị bằng hìnhpdạng và kích lực ép tăng, là độ xốp liệu liệu và b là hằng số phụ thuộc vào 0); là độ xốp của phân bố và kích thước lỗ xốp trung bình giảm.lỗ xốp. Ta có thể vật sánh kết quả về mối số phụ thuộc vào hình dạng vànén thước của so liệu và b là hằng quan hệ tương quan giữa độ bền kích thước của lỗ xốp. Ta có thể so sánh kết quả về mối quan và độ xốp với các kết quả nghiên cứu đã công bố trước đónén 15-16]. xốp quả về sự thay hệ tương quan giữa độ bền [2, và độ Kết với các kết quả nghiên cứu đã công bố trước đó [2, 15, 16]. Kết quả về sự thay đổi của độ bền nén còn có thể giải thích do khi nhiệt độ thiêu kết và áp lực ép tăng làm tăng khả năng kết khối, dẫn đến vật liệu sau khi thiêu kết có độ kết khối tốt hơn, do đó làm tăng độ bền của vật liệu. 4. Kết luận Trong nghiên cứu này, vật liệu gốm xốp Al2O3 đã được chế tạo thành công bằng phương pháp PECS sử dụng than hoạt tính là chất tạo xốp. Từ các kết quả nhận được, ta có thể rút ra các kết luận: - Độ xốp, kích thước lỗ xốp trung bình giảm và độ bền Hình 4. Kết quả độ xốp thực của các mẫu thiêu kết ở 1000, 1050, nén thay đổi theo chiều tăng khi nhiệt độ thiêu kết và áp lực 1100 và 1150oC với áp lực ép lần lượt là 30 và 40 MPa. ép tăng. Khi nhiệt độ thiêu kết thay đổi từ 1000 đến 1150oC, 66(10ĐB-HH) 10.2024 11
Khoa học Tự nhiênVật lý; Khoa học Kỹ thuật và Công nghệKỹ thuật vật liệu và luyện kim; Kỹ thuật môi trường tính chất của vật liệu bị ảnh hưởng nhiều hơn so với khi tăng [6] Y. Wu, Y. Zhang, X. Huang, et al. (2001), “Microstructural áp lực ép từ 30 đến 40 MPa. development and mechanical properties of self-reinforced alumina with CAS addition”, J. Eur. Ceram. Soc., 21(5), pp.581-587, DOI: - Kích thước lỗ xốp trung bình của vật liệu nằm trong 10.1016/s0955-2219(00)00245-4. khoảng 52-85 μm khi sử dụng chất tạo xốp là than hoạt tính với kích thước hạt trung bình ban đầu khoảng 40 μm. Có [7] J.P. Buban, K. Matsunaga, J. Chen, et al. (2006), “Grain thể thấy, than hoạt tính là một chất tạo xốp rất có tiềm năng boundary strengthening in Alumina by rare earth impurities”, Science, 311(5758), pp.212-215, DOI: 10.1126/science.1119839. trong việc kiểm soát kích thước lỗ xốp theo mong muốn. [8] M. Qiu, X. Chen, Y. Fan, et al. (2017), “Ceramic membranes”, - Tính chất của vật liệu ở hai áp lực ép khác như độ xốp, Comprehensive Membrane Science and Engineering, 1, pp.270-297, kích thước lỗ xốp trung bình giảm nhẹ khi tăng nhiệt độ DOI: 10.1016/b978-0-12-409547-2.12243-7. thiêu kết từ 1000 đến 1100oC và giảm mạnh hơn khi tiếp tục tăng nhiệt độ đến 1150oC. Trong khi đó, độ bền nén của [9] P. Alves, D. Silva, D. Vasconcelos, et al. (2021), “Microstructural vật liệu tăng mạnh ở 1100oC khi tăng áp lực ép từ 30 đến 40 characterisation and mechanical properties on Al2O3-TiO2 materials MPa. Kết quả cho thấy, gốm xốp có tính chất tốt nhất được obtained by uniaxial pressing and extrusion”, Ceramics International, chế tạo ở nhiệt độ 1100oC với áp lực ép là 40 MPa. 47(17), pp.24988-24996, DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.05.227. [10] S.T. Oh, K.I. Tajima, M. Ando, et al. (2001), “Fabrication of LỜI CẢM ƠN porous Al2O3 by microwave sintering and its properties”, Mater. Lett., Nghiên cứu được tài trợ thông qua đề tài Nghị định thư 48(3-4), pp.215-218, DOI: 10.1016/S0167-577X(00)00306-2. hợp tác nghiên cứu khoa học Việt Nam - Hungary của Bộ [11] Z. Shen, M. Johnsson, Z. Zhao, et al. (2002), “Spark plasma Khoa học và Công nghệ, mã số NĐT/HU/22/21. Các tác giả sintering of alumina”, J. Am. Ceram. Soc., 85(8), pp.1921-1927, DOI: xin trân trọng cảm ơn. 10.1111/j.1151-2916.2002.tb00381.x. TÀI LIỆU THAM KHẢO [12] D. Chakaravarty, H. Ramed, T.N. Rao, et al. (2009), “High strength porous alumina by spark plasma sintering”, Journal of The [1] D. Peck, M. Zappi, D. Gang, et al. (2023), “Review of porous European Ceramic Society, 29(8), pp.1361-1369, DOI: 10.1016/j. ceramics for hot gas cleanup of biomass syngas using catalytic jeurceramsoc.2008.08.021. ceramic filters to produce green hydrogen/fuels/chemicals”, Energies, 16(5), DOI: 10.3390/en16052334. [13] W.S. Cho, Y.C. Yoo, C.M. Whang, et al. (2006), “Preparation of porous alumina ceramics by spark plasma sintering”, Ceramic [2] A. Çelik, G. Çağlar, Y. Çelik (2022), “Fabrication of porous Transactions, 336-338, pp.1056-1059, DOI: 10.4028/www.scientific. Al2O3 ceramics using carbon black as a pore forming agent by spark plasma sintering”, Ceramics International, 48(19), pp.28181-28190, net/kem.336-338.1056. DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.06.121. [14] Z.A. Munir, D.V. Quach, M. Ohyanagi (2011), “Electric [3] C. Young, C. Zhang, A. Nisar, et al. (2021), “Spark plasma current activation of sintering: A review of the pulsed electric current sintered porous aluminum oxide for filtration applications”, sintering process”, Journal of The American Ceramic Society, 94(1), Ceramics International, 47(15), pp.21822-21827, DOI: 10.1016/j. pp.1-19, DOI: 10.1111/j.1551-2916.2010.04210.x. ceramint.2021.04.199. [15] M.S. Ali, M.A.A. Hanim, S.M. Tahir, et al. (2017), [4] L.A. Xue, I.W. Chen (1991), “Low-temperature sintering of “Preparation and characterization of porous alumina ceramics using alumina with liquid-forming additives”, J. Am. Ceram. Soc., 74(8), different pore agents”, Journal of The Ceramic Society of Japan, pp.2011-2013, DOI: 10.1111/j.1151-2916.1991.tb07825.x. 125(5), pp.402-412, DOI: 10.2109/jcersj2.16233. [5] A. Nakajima, G.L. Messing (1998), “Liquid-phase sintering [16] R.L. Coble, W.D. Kingery (1956), “Effect of porosity on of alumina coated with magnesium aluminosilicate glass”, J. Am. physical properties of sintered alumina”, Journal of The American Ceram. Soc., 81(5), pp.1163-1172, DOI: 10.1111/j.1151-2916.1998. Ceramic Society, 39(11), pp.377-385, DOI: 10.1111/j.1151- tb02464.x. 2916.1956.tb15608.x. 66(10ĐB-HH) 10.2024 12

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.