多孔陶瓷材料的制备技术

本文评述了近年来多孔陶瓷材料制备技术的研究现状，对目前研究比较活跃，应用比较成功的几种制备技术进行了分析，并讨论了今后的发展趋势。     

一种新型多孔SiC的制备与性能研究

以滤纸和酚醛树脂为原料, 通过模压成型、固化、碳化和渗硅制备出微观结构均匀的多孔碳化硅. 碳化的温度固定时, 多孔碳的气孔率随酚醛树脂用量的增大而减少, 弯曲强度随着酚醛树脂用量的增大而增大. 酚醛树脂/滤纸两种成分的质量比固定时, 气孔率随着碳化温度的升高而减小, 弯曲强度随着碳化温度的升高而增大, 从SEM照片可以看出, 由滤纸纤维的杂乱排列和碳化时不同的收缩率产生了相互连通不规则的孔, 在多孔碳化硅结构中也得以保留. 多孔碳化硅的气孔率随着排硅时间的增加而增大, 强度和韧性随着排硅时间的增加而减小. 在1650℃, 并经过30min排Si, 较大孔隙中的Si就可以排掉, 此时得到的多孔SiC具有较高的强度和韧性.     

SiC—WC复合陶瓷材料的研究

本文对亚微细SiC—WC复合陶瓷粉末的制备及热压烧结性能进行了研究。在探讨烧结体密度、强度随热压条件变化的基础上得出了适合于SiC—WC复合陶瓷的热压工艺条件。在此条件下烧结体的相对密度达99％以上,弯曲强度达1019MN/m~2。研究表明,在SiC中加入5～25Vol.％的WC,能改善材料的烧结性能,加快致密化速率,并能提高烧结体的强度与韧性。     

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。     

电热功能SiC多孔陶瓷制备工艺及性能研究

以碳化硅、碳素等为原料,利用有机网格堆积法制备具有电热功能的SiC多孔陶瓷.根据SEM、X-ray分析了多孔陶瓷显微结构、孔道特性以及物相组成;通过工艺和配方研究,得出了烧结温度、烧结时间和原料配比对试样导电性能的影响.研究表明,在不同的网格铺设方向试样的电阻率有明显差异.根据陶瓷体的不同用途,通过工艺控制可以有效地调节其孔道直径分布范围(10～2000μm)、气孔率(20%～80%)、电阻率(0.07～0.195 Ω·cm).     

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。     

真空烧结SiC多孔陶瓷的组织与性能

以SiC为主要原料,以羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂,分别以Al2O3-Y2O3和Al2O3-高岭土为烧结助剂,在1550℃真空烧结制备出孔洞均匀的SiC多孔陶瓷,研究了造孔剂和烧结助剂对其抗折强度和抗弯强度的影响.结果表明:随着造孔剂用量的增加,气孔率和线收缩率提高,抗折强度下降.对于经预氧化处理以Al2O3-Y2O3为助烧剂的样品,因发生低温液相反应烧结,其结构致密,气孔率较小,线收缩率和抗折强度较高;而在以Al2O3-高岭土为助烧剂的样品中发生固-固反应,其结构疏松,因而线收缩率和抗折强度较低.但是这种疏松结构有利于热应力的释放,使样品具有较高的抗热震性能.     

以硅藻土为硅源制备SiC/堇青石复合多孔陶瓷的性能研究

以硅藻土为主要硅源,同时配合SiC、Al_2O_3、滑石粉末为主要原料,通过反应烧结技术制备SiC/堇青石复相多孔陶瓷,研究了不同原料配比对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的相组成、显微结构、抗弯强度、气孔率的影响,同时在得出最优配比组的基础上,研究石墨造孔剂的含量、碳化硅颗粒粒径、孔径分布等因素对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的影响。结果表明:当SiC与其余物料理论质量比为8∶2时,在1250℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其气孔率为37.721%,抗弯强度达到49.1887 MPa。     

多孔C/SiC复合材料的制备及其性能

以W丝作为成孔剂,采用孔隙预置技术制备了发汗多孔C/SiC复合材料,对其孔隙结构进行表征,研究了材料的力学性能和渗透行为.结果表明:采用孔隙预置技术能够有效的控制多孔C/SiC材料开孔率和孔隙结构,其孔隙主要由W丝去除后形成的直通孔组成,开孔率决定于W丝的体积含量,所制备的材料具有良好的力学性能和渗透性能.其弯曲强度达到358 MPa、弯曲模量达到124 GPa,断裂韧性达到16.7 MPa·m1/2,空隙率为23.5%,渗透率为1.02×10-3mm2,材料表现为韧性断裂模式,其孔隙的存在并没有对材料的力学性能产生明显的影响.     

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...     

日本开发热膨胀系数为零的陶瓷材料

日本理化学研究所和科学技术振兴机构（JST）开发出包括室温在内的70℃温度范围内热膨胀系数为零的陶瓷（锰氮化物）材料。之前，曾开发出将负热膨胀系数的物质和正热膨胀系数的物质混合的复合材料，这次首次实现了仅一种组成的材料热膨胀系数为零。锰氮化物由于具有独立的结构，因此很难产生应变和缺陷，     

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.     

多孔陶瓷材料的制备技术

本文评述了近年来多孔陶瓷材料制备技术的研究现状，对目前研究比较活跃，应用比较成功的几种制备技术进行了分析，并讨论了今后的发展趋势。     

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%。     

多孔氮化硅/碳化硅复合材料制备的反应机理分析

为了探索碳热还原法制备多孔氮化硅/碳化硅(Si₃N₄/SiC)复合陶瓷材料在高温阶段的反应机理,采用固化的酚醛树脂为碳源,通过热解产生具有反应性的碳,使之在1300-1780℃等不同温度下与表面包裹的氮化硅粉反应,氩气为保护气氛.通过对试样的XRD、TEM分析和显微结构观察,结合反应的热力学和动力学结果计算推测,树脂裂解碳与Si₃N₄反应生成SiC的机理主要为Si₃N₄分解生成Si(l)与C进一步发生的液-固反应,和Si(l)与反应过程中的中间产物CO(g)之间发生的液-气反应.其他还包括C与Si₃N₄间直接进行的固-固反应;C与Si₃N₄表面的SiO₂间的气-固反应以及由SiO(g)、Si(g)参与的气-固反应.树脂裂解碳与Si₃N₄从1400℃左右开始发生反应形成SiC,温度升高对SiC层的生长有促进,保温时间的延长对SiC层的生长厚度影响较大.     

rGO/SiC复合材料的制备与性能研究

碳化硅(SiC)陶瓷具有优异的力学性能, 但是其断裂韧性相对较低。石墨烯的引入有望解决碳化硅陶瓷的断裂韧性较低的问题。本研究采用热压烧结工艺, 制备了具有不同还原-氧化石墨烯(rGO)掺入量的SiC复合材料。经过2050℃保温、40 MPa保压1 h后, 所制备的复合材料均烧结致密。对复合材料中rGO的掺入量、微观结构和力学性能的相互关系进行分析和讨论。加入4wt%的rGO后, 复合材料的三点抗弯强度达到564 MPa, 比热压SiC陶瓷提高了6%; 断裂韧性达到4.02 MPa•m^1/2, 比热压SiC陶瓷提高了54%。加入6wt%的rGO后, 复合材料的三点抗弯强度达到420 MPa, 略低于热压SiC陶瓷, 但其断裂韧性达到4.56 MPa•m^1/2, 比热压SiC陶瓷提高了75%。裂纹扩展微观结果显示, 主要增韧机理有裂纹偏转、裂纹桥连和rGO片的拔出。     

多孔Mo2C/C复合陶瓷材料的制备及吸附性能

以碳化后的松木作为碳模板、金属钼粉作为钼源、硝酸铁作为催化剂制备多孔Mo2 C/C复合陶瓷材料.研究催化剂含量、反应温度和保温时间对多孔Mo2 C/C复合陶瓷材料物相组成和显微结构的影响,并探索了材料对CO2的吸附性能.结果表明:与不加催化剂相比,添加4％(质量分数)的催化剂可促进材料中Mo2 C的生成,其形貌主要为树枝状;而加入过量催化剂会导致生成的Mo2 C晶粒团聚.1150℃的烧成温度及保温4 h的条件有利于材料中Mo2 C的生成,制备的多孔Mo2 C/C复合陶瓷材料具有优异的CO2吸附性能,其吸附量为52 cm3·g-1.     

粉煤灰-城市污泥基多孔陶瓷材料的制备及性能

为了提高工业废弃物的综合利用效率,以粉煤灰和城市污泥为主要原料,利用添加造孔剂法制备了多孔陶瓷。利用XRD、SEM表征了陶瓷的晶相和显微结构,并研究了粉煤灰和城市污泥的配比对多孔陶瓷显气孔率、抗折强度等性能的影响。结果表明,当粉煤灰和城市污泥的配比在1∶1~3∶1之间可制备出性能优良的多孔陶瓷;当配比为3∶2时,可制得显气孔率为41.91%、抗折强度为10.06MPa、体积密度为1.32g/cm~3的多孔陶瓷材料。     

低热膨胀系数纳米碳化硅/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以原位分散聚合法制备出纳米碳化硅/聚酰亚胺(n-SiC/PI)复合薄膜, 采用SEM、热机械分析仪(TMA)、阻抗分析仪和热重分析(TG)研究了所制备薄膜的表面形貌、热膨胀、介电性能及热稳定性。结果表明: SiC粒子均匀分散在PI基体中, 复合薄膜的热膨胀系数(CTE)随着SiC含量的增加逐渐减小, SiC质量分数为15%时, CTE降低了11%, 且复合膜的热膨胀系数实验值比较接近于Kerner公式的计算值。复合膜的介电常数和介电损耗随着填料含量的变化而变化, 但始终维持在较低的范围内, 并在相当大的频率范围内保持稳定。      

SiC/YAG复合陶瓷材料的研究进展

以YAG(Y3Al5O12,钇铝石榴石,Al2O3和Y2O3的反应产物)为主要助烧剂的SiC/YAG复合陶瓷材料具有许多优良的性能,在诸多领域中存在巨大的应用潜力.综述了近年来SiC/YAG复合陶瓷材料的研究进展,并提出了目前研究工作中尚存在的一些问题,指出SiC/YAG复合陶瓷仍具有广阔的发展前景.