多孔陶瓷的制备步骤与普通陶瓷相似，都包括原料加工、配料、成型、干燥和烧成。但多孔陶瓷需要特意制造大量小孔，所以每个步骤都有特殊之处。下面主要介绍这些不同点。

　　1  原料加工与配料

　　选原料时，颗粒的形状和大小直接影响气孔的样子。例如，圆润的氧化铝颗粒（粒径0.5~50μm）容易造出均匀的孔；而带棱角的石英砂（1~100μm）则形成不规则的孔道。

　　配料时，除了集料（占70%~90%，如碳化硅、刚玉），还要加入造孔剂。造孔剂是烧掉后会留下空位的物质。例如，加入10%的淀粉，烧后气孔率约40%；加入20%的石墨粉，气孔率可达60%以上。集料起骨架作用。比如碳化硅骨料做的过滤器，抗弯强度约15~20MPa*。通过筛分控制颗粒粗细，可以调节孔径：细颗粒（<10μm）适合做微孔陶瓷（孔径0.1~5μm），粗颗粒（100~300μm）适合做大孔道材料。

　　常用造孔剂有木粉、塑料粉等。木粉在500°C左右烧尽，留下纤维状孔；塑料粉（如PMMA微球）则形成球形孔，孔径与微球直径一致。

　　2  成型方法

　　多孔陶瓷的成型分为干法和湿法。实际中，挤出成型、模压成型和注浆成型用得最多。

　　挤出成型：适合做蜂窝陶瓷、多通道膜支撑体。将泥料（含水18%~25%）通过模具挤出，可制成壁厚0.2~2mm、孔密度200~400目/平方英寸的蜂窝体。挤出压力通常5~15MPa，每分钟可生产数米。

　　模压成型：简单方便，适合做小块片状、管状产品。将粉料（含水5%~10%）放入钢模，用10~50MPa压力压制成型。例如，压制直径30mm、厚5mm的氧化铝片，生坯密度均匀。

　　注浆成型：设备成本低，能做出复杂形状（如弯管、异形坩埚）。关键在于浆料要稳定、好流动：固含量50%~70%，加0.5%~2%分散剂（如柠檬酸铵），调节pH至8~10，粘度控制在200~500mPa·s。浆料注入石膏模，吸水30~60分钟后脱模，得到含水15%~20%的坯体。但此法周期长，小孔径（<5μm）制品成品率约70%~85%*。

　　近年出现新方法。例如，Akhtar等将碳化硅粉倒入硅胶模具，振动紧实（频率50Hz，振幅0.5mm），再渗入1%甲基纤维素溶液，干燥24小时后脱模。此法不破坏颗粒棱角，可成型叶轮、弧面板等复杂形状，气孔率50%~70%，孔径偏差小于10%*。

　　3   干燥过程

　　湿法成型的坯体必须缓慢干燥，防止开裂或孔道塌陷。通常分两阶段：第一阶段湿度70%~90%、温度30~50°C，持续12~24小时，去除大部分自由水；第二阶段湿度40%~60%、温度60~80°C，持续6~12小时，去除毛细水。升温速率控制在5~10°C/h，若过快（>20°C/h），坯体易产生裂纹。

　　干燥中，水分或其他相去除后留下的空隙，也可以作为气孔来源。例如凝固成型技术：将浆料（含水40%~60%）浇入低温模具（-20°C至-5°C），使水结冰；然后在真空下（<100Pa）让冰升华，留下与冰晶形状一致的层状孔隙。以10%氧化铝浆料为例，-10°C冷冻可制得孔径10~30μm、气孔率80%的多孔陶瓷。此法无需造孔剂，孔道定向排列。

　　4   烧结工艺

　　烧结时，升温速率、烧结温度和时间都会影响气孔率和强度。若原料含有机造孔剂（如5%~30%的石蜡、PMMA），必须慢速升温。例如蜡灌注法做多孔氧化铝：在120~600°C阶段，升温不超过20°C/h（常用10°C/h），并在200°C和450°C各保温2小时，让石蜡先熔化渗入埋粉，再缓慢气化逸出。若升温过快（如50°C/h），石蜡在坯体内瞬间气化，会产生鼓泡和裂纹，强度降低50%以上。

　　烧结温度和时间也需要平衡。以石英砂为集料，在1100°C烧结2小时，气孔率约45%，抗压强度8MPa；若降到1050°C、保温1小时，气孔率升至55%，但强度降到3MPa，不能用作承重件。碳化硅多孔陶瓷常在1300~1450°C烧结1~3小时，得到气孔率30%~60%、抗弯强度10~25MPa*。

　　实际操作中，常用阶梯式烧结曲线：室温→600°C（5°C/h，每100°C保温1小时）→1200°C（10°C/h）→目标温度（15°C/h，保温1~2小时），然后随炉冷却。这样既能保留孔隙结构，又避免陶瓷过度致密化。（更多资讯请关注乔析先进材料应用哦！）