[发明专利]冷冻浇注法制备多孔陶瓷工艺中可实现均匀和定向冷冻的模具

说明书

本发明提供了一种冷冻浇注法制备多孔陶瓷过程中可实现均匀冷冻和定向冷冻的模具，包括顶部柱状体、中间管状体、底部柱状体以及由热电偶和显示器组成的测温装置。顶部和底部柱状体设计有与中间管状体相配合的通孔，中间管状体相应部分打孔攻丝，三者之间放置垫片，通过螺栓紧密连接；在顶部柱状体下侧及底部柱状体上侧引入热电偶，通过补偿导线连接的显示器可以显示冷冻过程中温度随时间的实时变化。通过改变柱状体及管状体的材质，可以实现均匀冷冻和定向冷冻以及不同的冷冻速率。本发明提供的一种冷冻浇注法制备多孔陶瓷过程中可实现定向冷冻的模具设计具有结构简单、设计巧妙、使用灵活、定向效果好等特点。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷制备技术领域，特别涉及一种冷冻浇注法制备多孔陶瓷工艺中可实现均匀和定向冷冻的模具。

背景技术

近年来，利用简单的物理升华原理制备多孔陶瓷的冷冻浇注工艺由于其环境友好、材料适用性强、经济高效等特点引起了各国学者的广泛关注。作为制备特殊组成和结构的多孔陶瓷的方法，冷冻浇注工艺可以有效避免传统制备方法的工艺过程复杂、孔隙率难以控制、孔结构过度依赖模板等缺点，市场潜力巨大，应用前景广阔。虽然冷冻浇注具有以上所述的优点，但也存在一些问题，比如气孔的取向难控制、冷冻装置复杂等。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种冷冻浇注法制备多孔陶瓷工艺中可实现均匀和定向冷冻的模具，具有结构简单，操作简便，成本低廉等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种冷冻浇注法制备多孔陶瓷工艺中可实现均匀和定向冷冻的模具，其特征在于，包括顶部柱状体、中间管状体、底部柱状体以及由热电偶和显示器组成的测温装置，其中：

所述顶部柱状体、中间管状体和底部柱状体的外径相同，顶部柱状体的底端与中间管状体的顶端之间、中间管状体的底端与底部柱状体的顶端之间，均通过螺栓紧密连接；

所述顶部柱状体的底端端面和底部柱状体的顶端端面均引入热电偶，所述热电偶通过补偿导线连接显示器；

所述顶部柱状体、中间管状体、底部柱状体均有多个，尺寸规格相同，材质不同，通过不同材质搭配，实现均匀冷冻和定向冷冻以及不同的冷冻速率，使料浆处于均匀或定向的温度场中，从而最终实现孔结构可控。

所述顶部柱状体和底部柱状体设计有与中间管状体相配合的通孔，中间管状体相应部分打孔攻丝，通过通过螺栓实现连接。

所述顶部柱状体的底端与中间管状体的顶端之间、中间管状体的底端与底部柱状体的顶端之间，均放置有垫片，所述垫片为硅胶材质，厚度为2mm。

所述中间管状体尺寸为外径50mm，内径30mm，高50mm；顶部柱状体和底部柱状体尺寸均为Φ50mm×10mm。

所述热电偶为T型铜-康铜热电偶。

所述螺栓为长12mm的M5螺栓。

所述中间管状体材质为铝或尼龙，所述顶部柱状体和底部柱状体材质为紫铜、铝或尼龙，所述模具均可应用于多种冷冻条件下以实现不同的冷冻温度，例如：冷冻温度分别为-25℃、-65℃和-196℃的冰箱、冷冻干燥机和液氮。

所述顶部柱状体、中间管状体、底部柱状体采用同种材质搭配，实现不同速率的均匀冷冻；

所述中间管状体与顶部柱状体和底部柱状体采用不同材质搭配，实现不同速率的单面定向冷冻，其中顶部柱状体和底部柱状体的材质不同；

所述中间管状体与顶部柱状体和底部柱状体采用不同材质搭配，实现不同速率的双面定向冷冻，其中顶部柱状体和底部柱状体的材质保持一致。

所述测温装置实时监测冷冻过程中料浆温度随时间的变化以及计算定向冷冻过程中料浆上下面的温度梯度，从而获得冷冻速率等信息。