Porous mullite ceramics with enhanced compressive strength from fly ash-based ceramic microspheres: Facile synthesis, structure, and performance

莫来石 材料科学 抗压强度 陶瓷 多孔性 复合材料 烧结 微观结构 煅烧 热导率 粉煤灰 生物化学 化学 催化作用
作者
Bin Xia,Zhipeng Wang,Lizheng Gou,Mei Zhang,Min Guo
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier]
卷期号:48 (8): 10472-10479 被引量:40
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2021.12.256
摘要

Porous mullite ceramics are widely used in heat insulation owing to their high temperature and corrosion resistant properties. Reducing the thermal conductivity by increasing porosity, while ensuring a high compressive strength, is vital for the synthesis of high-strength and lightweight porous mullite ceramics. In this study, ceramic microspheres are initially prepared from pre-treated high-alumina fly ash by spray drying, and then used to successfully prepare porous mullite ceramics with enhanced compressive strength via a simple direct stacking and sintering approach. The influence of sintering temperature and time on the microstructure and properties of porous mullite ceramics was evaluated, and the corresponding formation mechanism was elucidated. Results show that the porous mullite ceramics, calcined at 1550 °C for 3 h, possess a porosity of 47%, compressive strength of 31.4 MPa, and thermal conductivity of 0.775 W/(m∙K) (at 25 °C), similar to mullite ceramics prepared from pure raw materials. The uniform pore size distribution and sintered neck between the microspheres contribute to the high compressive strength of mullite ceramics, while maintaining high porosity.

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