碳化硅多孔陶瓷制备技术研究进展

分别对碳化硅多孔陶瓷的主要制备方法进行了阐述,分析了这些制备方法的主要优缺点,并指出将来的研究重点应是高性能碳化硅多孔陶瓷的低成本制备技术及其应用领域的进一步拓展.另外,各种制备工艺条件同碳化硅多孔陶瓷性能之间的内在联系研究也应该进一步深化.     

碳化硅多孔陶瓷制备技术的研究进展

制备技术是获得高性能碳化硅多孔陶瓷的关键.综述了碳化硅合成方法和成孔方法对碳化硅多孔陶瓷一些主要的制备技术,主要包括烧成/烧结法、原位氧化反应结合法、反应烧结法、碳热还原法、先驱体转化法、化学气相渗透法等.介绍了各种方法的工艺过程,分析了优缺点,指出了今后发展的方向.     

碳化硅多孔陶瓷制备技术研究进展

分别对碳化硅多孔陶瓷的主要制备方法进行了阐述，分析了这些制备方法的主要优缺点，并指出将来的研究重点应是高性能碳化硅多孔陶瓷的低成本制备技术及其应用领域的进一步拓展。另外，各种制备工艺条件同碳化硅多孔陶瓷性能之间的内在联系研究也应该进一步深化。     

铁尾矿及其反应烧结多孔陶瓷的制备与性能研究

为拓展铁尾矿的资源化利用途径,本研究分别以细颗粒高硅铁尾矿、铁尾矿+石墨粉以及铁尾矿+石墨粉+碳化硅粉为原料,采用泡沫注凝成形-常压烧结、泡沫注凝成形-反应烧结和模压成形-反应烧结工艺制备了铁尾矿多孔陶瓷和三种以碳化硅为主晶相的多孔陶瓷。通过DSC-TG和XRD分析,研究了铁尾矿自身的烧结过程以及铁尾矿与石墨之间的碳热还原反应烧结过程,对比分析了四种多孔陶瓷材料的孔隙率、压缩强度、热导率等性能。结果表明,以铁尾矿为原料可制备具有较高孔隙率(87.2%)、压缩强度(1.37 MPa)和低热导率(0.036 W/(m·K))的铁尾矿多孔陶瓷,它是一种高效保温隔热材料;利用铁尾矿与石墨之间的碳热还原反应可获得碳化硅多孔陶瓷,其热导率显著提高,但强度偏低;而在原料中加入部分碳化硅,可以明显改善多孔陶瓷的压缩强度,获得具有高孔隙率(91.6%)、较高压缩强度(1.19MPa)和热导率(0.31W/(m·K))的碳化硅多孔陶瓷,它可作为轻质导热材料或复合相变材料的载体使用;与泡沫注凝成形工艺相比,采用模压成形工艺制备的碳化硅多孔陶瓷虽然孔隙率有所降低(79.3%),但热导率得到显著提升(1.15 ...     

不同铝源制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷及性能研究

以碳化硅(SiC)和不同铝源(多孔Al2O3/纳米Al2O3/Al(OH)3)为起始原料,通过原位反应结合工艺制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷。主要研究了不同铝源及温度对多孔陶瓷抗弯强度、气孔率、线性伸缩率等性能的影响,并采用XRD和SEM分析表征了样品的物相组成与断面形貌。结果表明:以多孔Al2O3为铝源,在1450℃下保温3h制备的碳化硅多孔陶瓷的综合性能最优,其强度为58 MPa,气孔率为41.9%;烧结温度对3种铝源所制备的多孔陶瓷具有相同的影响,随着温度的升高,强度逐渐升高,气孔率逐渐降低,线性收缩率逐渐增大。     

烧结温度对包混/复合添加工艺制备多孔SiC陶瓷性能的影响

采用包混工艺合成了核壳结构的先驱体粉体,并引入一定量Al2O3、SiO2和Y2O3复合添加剂,通过成型、炭化和烧结工艺制备了多孔碳化硅陶瓷;分析了样品的物相、表面形貌、孔隙率、热导率、热膨胀系数、抗弯强度和抗热震性能。结果表明,在较低的烧结温度下制得了多孔碳化硅陶瓷,在1650℃烧结的多孔碳化硅陶瓷综合性能较好。     

晶硅切割废料在碳化硅及其复合材料中的应用进展

光伏产业晶硅切割废料的传统回收工艺复杂且高纯硅的分离难度大、回收率低.而将废料提纯后直接制备碳化硅及其复合材料不仅方法简单、有效避开了硅难于分离的问题,且废料利用充分、制品多样化.从利用废料制备碳化硅粉体、碳化硅致密陶瓷、碳化硅多孔陶瓷、碳化硅/氮化硅复合材料、碳化硅基高温红外发射涂料以及碳化硅颗粒增强合金等方面综述了这一方向的研究进展,并基于该领域存在的一些主要问题,对未来的研究提出了几点建议.     

成型温度对多孔SiC陶瓷性能的影响

以包混工艺合成了核-壳结构的先驱体粉体,并引入少量Al<,2>O<,3>,SiO<,2>和Y<,2>O<,3>作为复合添加剂,通过模压成型、炭化和烧结工艺制备了多孔碳化硅陶瓷;研究了成型温度对样品的孔隙率、密度、热膨胀系数、抗弯强度和热震性能的影响.结果表明:成型温度对多孔碳化硅陶瓷的孔隙率、密度、抗弯强度及热震性能均...     

多孔陶瓷的直写成型工艺研究进展

多孔陶瓷内部含有大量三维孔隙,具有轻质、高强、高比表面积、低导热系数等特性,但是多孔陶瓷的传统制备工艺对结构和性能的可控性较低,很难满足先进能源、航空航天、电子信息等领域的发展对多功能高性能材料的需求。直写成型工艺是一种制造成本低、材料使用性广、技术可拓展性高的3D打印工艺,不仅可以直接制备具有轻量化特点的多孔陶瓷,而且结合其他工艺可以实现多孔陶瓷的层级结构和多功能化,有望实现设计与制造、材料与器件、结构与功能的一体化。介绍了直写成型法3D打印多孔陶瓷的工艺原理,综述了直写成型法直接制备多孔陶瓷、直写成型结合乳液/泡沫法和冷冻干燥法制备层级多孔陶瓷的研究进展。由于工艺柔性高,直写成型法能够与其他方法良好融合,以制备具有特殊结构和性能的多孔材料,尤其是兼顾高强度、高孔隙率和形状可控性的层级多孔陶瓷。最后,总结了目前直写成型工艺制备多孔陶瓷的优势和不足,并对打印材料性能、打印设备和主要应用领域的发展进行了展望。     

碳化硅多孔陶瓷气孔率和强度影响因素

研究了陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对高温气体过滤用碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响. 利用X射线衍射测试了多孔陶瓷烧结后的物相组成. 陶瓷粘结剂含量的增加使碳化硅多孔陶瓷的气孔率快速下降, 在陶瓷粘结剂含量15wt%时, 碳化硅多孔陶瓷可具有较高的气孔率(37.5%)和抗弯强度(27.63MPa). 随着碳化硅颗粒粒径从300?m减少到87um, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度可同时提高, 气孔率从35.5%增加到了42.4%, 而抗弯强度从19.92MPa增加到了25.18MPa. 碳化硅多孔陶瓷的烧结温度从1300℃增加到1400℃过程中, 其气孔率从38.7%迅速下降到35.4%, 而其抗弯强度一直在27MPa左右, 没有大幅变化, 所以该多孔陶瓷的烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点(1300℃)附近, 不宜过高.     

原位反应结合碳化硅多孔陶瓷的制备与性能

以碳化硅(SiC)和氧化铝(Al₂O₃)为起始原料、石墨为造孔剂, 通过原位反应结合工艺制备SiC多孔陶瓷. XRD分析表明多孔陶瓷的主相是SiC, 结合相是莫来石与方石英; SEM观察到多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构. 坯体在烧结前后具有很小的尺寸变化, 线收缩率约在±1.5%内. 多孔陶瓷的开口孔隙率随烧结温度和成型压力的增大而减小, 随石墨加入量的增加而增大; 而体密度具有相反的变化趋势. 随着石墨粒径的增大, 多孔陶瓷的孔径分布呈现双峰分布. 抗弯强度随烧结温度和成型压力的增大而增大, 随石墨加入量的增大而减小. 于1450℃保温4h烧成的样品在0～800℃的平均热膨胀系数为6.4×10^-6/K. 多孔陶瓷还表现出良好的透气性、抗高温氧化和耐酸腐蚀性, 但耐碱腐蚀性相对较差.     

Tribology of SiC ceramics under lubrication: Features,developments, and perspectives

Silicon carbide ceramics have many outstanding properties like high hardness, high thermal conductivity, high strength, low density, good electrical conductivity, good chemical resistance, and excellent wear resistance. Because of their valuable properties, SiC ceramics are helpful in various tribological applications. In this paper, the features and developments of tribology of SiC ceramics under lubrication are reviewed. The relevant strategies to enhance the tribological performance of SiC ceramics under lubrication, including microstructures, mechanical properties, surface characteristics, external factors, and secondary phases, are comprehensively discussed. The tribochemical reactions and Stribeck curves of SiC ceramics are also presented. Finally, future research directions of SiC ceramics in the field of tribology under lubrication are proposed. This paper aims to offer some theoretical basis for the design of low-friction and low-wear SiC ceramics under lubrication in the future and a better understanding of SiC ceramics used as various tribological components under lubrication.     

含先驱体聚合物浆料浇注成型制备SiC多孔陶瓷

采用SiC粉体与聚碳硅烷(PCS)为原料浇注成型低温烧结制备SiC多孔陶瓷,研究了PCS含量对SiC多孔陶瓷性能的影响。结果表明,PCS含量大于2wt%时可浇注成型,PCS经烧结后生成裂解产物将SiC颗粒粘结起来。所得SiC多孔陶瓷孔径呈单峰分布、孔径分布窄、热膨胀系数低、烧结过程中线收缩率小。随着PCS含量的增大烧成SiC多孔陶瓷的孔隙率降低,但强度显著提高。PCS含量为6wt%时多孔陶瓷的孔隙率、弯折强度和线收缩率分别为36.2%、33.8MPa和0.42%。     

Laminated biomorphous SiC/Si porous ceramics made from wood veneer

Biomorphous SiC/Si porous ceramics with laminated structure are prepared from beech veneer and phenolic resin. The preparation involves carbonization under vacuum and reaction with melted silicon to obtain the biomorphous carbide template. X-ray diffraction confirms that the biomorphous SiC/Si porous ceramics are mainly composed of β-SiC, free silicon and residual carbon. Scanning election microscopy observations indicate a laminated structure and 1–10 μm microporous structures, which suggest retention of the native characteristics of the wood. This paper examines mechanical properties of the final composite in relation to the lamination, porous structure, and free silicon content. The bending strength of the ceramics decreases as the apparent porosity increases. The fracture toughness increases initially with apparent density and then decreases. The fracture toughness load–displacement curve presents a step-like pattern, which suggests that the laminated SiC/Si porous ceramics have high fracture toughness.     

Mechanical Properties of Solid‐Sintered Porous Silicon Carbide Ceramics

The freeze‐drying combining solid sintering is a good method to fabricate porous SiC ceramics with good high temperature mechanical properties. Though SiC ceramics are sintered at a high temperature of 2150 °C, there are still large quantity of macropores generated by sublimating large ice crystals and micropores in the ceramic wall caused by small ice crystals sublimating, SiC particles stacking, and burning out of polyvinyl alcohol (PVA). The content of PVA affects the microstructure and strength. As increasing the content of PVA, the size of pores caused by sublimating the ice crystals decreases while both open porosity and room temperature strength increase. After being treated at a temperature of 1200 and 1500 °C, the ceramics exhibit good thermal shock damage resistance.     

Preparation and properties of mullite-bonded porous SiC ceramics using porous alumina as oxide

Mullite-bonded porous silicon carbide ceramics were prepared by an in situ reaction bonding technique and sintering in air with SiC, porous Al₂O₃, and graphite as starting materials. The pores in the ceramics were formed by burning graphite and by stacking particles of SiC and Al₂O₃. The surface of SiC was oxidized to SiO₂ at high temperature. With a further increase in temperature, SiO₂ reacted with Al₂O₃ to form mullite. The reaction-bonding characteristics, phase composition, open porosity, mechanical strength as well as the microstructure of porous SiC ceramics were investigated.     

陶瓷/树脂/纤维超混杂复合材料的界面控制

以具有不同表面状态的泡沫SiC陶瓷为基本骨架,以改性酚醛树脂为基体,加入短切高硅氧玻璃纤维制备了陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料,研究了界面控制对超混杂复合材料界面粘结强度的影响.结果表明,对于泡沫SiC陶瓷骨架,在表面生长多孔过渡层或表面堆积SiC颗粒等方法可提高树脂陶瓷之间界面的粘结强度.通过良好的界面控制,可显著提高复合材料的弯曲强度和弯曲模量,模量的提高比强度的提高幅度更大.偶联剂处理使高硅氧纤维与树脂基体的粘结强度增加,从而提高复合材料的弯曲强度.     

CVD法制备SiC先进陶瓷材料研究进展

SiC陶瓷材料具有许多优异的性能如高比强度、高比模量、低密度、高导热系数，低的热膨胀系数、耐腐蚀、抗氧化等，从而被广泛用作高温结构部件，CVD工艺灵活，制备的SiC陶瓷具有很高纯度和致密度，因而是制备先进SiC陶瓷的最有希望的工艺之一。对CVD法制备SiC涂层和SiC基复合材料的研究及应用进行了综述。