多孔碳-碳化硅复合材料的制备及其在汽车水泵水封中的应用(Ⅱ)

<正>(续上期)1.11多孔碳-碳化硅烧结原理多孔碳化硅中所含的多孔剂在低于1 500℃时会与酚醛树脂等粘结剂一起形成气体挥发,其未挥发部分会以残留碳存在于碳化硅中,有利于碳化硅的自润滑性能。因此多孔硅的烧结与无压烧结碳化硅的原理是一致的,但由于粘结剂的增多,一般烧结温度比无压硅略高20~30℃。碳化硅的无压烧结可分为固相烧结和液相烧结2种,这是由配方决定的。引入氧化铝与氧化钇作为烧结助剂的是液相烧结,而引入碳石墨     

具有梯度孔结构的氧化铝超滤膜的制备及表征

采用浸渍法在多孔氧化铝基板表面依次制备微孔过渡膜和超滤膜,形成具有梯度孔结构的陶瓷超滤膜。详细考察了浸浆次数和烧结温度对膜微观结构和孔径大小的影响。结果表明,通过二次涂膜,在多孔氧化铝基板表面获得了膜厚约30μm,孔径约200 nm的微孔过渡膜,其最佳烧结温度为1200℃;通过一次涂膜,在过渡膜表面获得了孔径小于3.6nm的超滤膜,其最佳烧结温度为1100℃。     

水基冷冻干燥工艺制备层状结构多孔SiC陶瓷

以微米级SiC粉体为原料,利用冷冻干燥和原位反应烧结制备了具有层状孔道结构的SiC多孔陶瓷.XRD分析表明多孔陶瓷的主相是α-SiC,结合相是方石英;SEM观察到多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;多孔SiC陶瓷的总孔隙率和开孔隙率随固相含量和烧结温度的增加而下降.多孔陶瓷的孔径分布呈现双峰分布特点,大孔孔径峰值介于20～80 μm,小孔孔径峰值为0.5～0.9 μm.在原位反应烧结过程中,在1100℃以上SiC开始发生氧化形成SiO2结合的多孔SiC陶瓷,显著提高了陶瓷的压缩强度.随着烧结温度从1000℃提高到1500℃,固相含量为30vol%的多孔SiC陶瓷开孔率从68.9%下降到61.8%,压缩强度由5.5 MPa升至25.5 MPa.     

SiO_2/Al_2O_3复合多孔陶瓷膜支撑体的制备

以不同质量比的氧化铝和二氧化硅为原料,碳粉为造孔剂,二氧化钛以及氧化镁为烧结助剂,添加甲基纤维素为粘结剂在一定温度下制得多孔陶瓷膜支撑体,并研究了不同质量比的氧化铝和二氧化硅,烧结温度对支撑体微观结构以及收缩率、孔隙率和抗压强度的影响。结果表明,在硅铝质量比为1.0∶1.0,保温温度为1200℃时,支撑体综合性能较好:收缩率为3.61%,孔隙率为47.62%,抗压强度为23.14 MPa,此时主晶相为莫来石。     

稀土Sm2O3对多孔Si2N2O陶瓷显微结构和性能的影响EI北大核心CSCD

以Si3N4与Si O2为初始原料、Sm2O3为烧结助剂,通过无压烧结制备了气孔率不同的多孔Si2N2O陶瓷。研究了烧结温度、助剂含量对烧结后的产物的影响;测试了多孔Si2N2O陶瓷的力学性能、介电性能和抗氧化性能。结果表明：烧结温度过高或助剂含量过高都会导致Si2N2O相的分解;助剂含量对Si2N2O陶瓷微观组织产生明显的影响,随着助剂含量的增多,其显微结构由细小层片状过渡到板状晶粒再到短纤维搭接的板状晶粒结构,所制备的Si2N2O陶瓷比Si3N4陶瓷具有更优异的性能,抗弯强度为220 MPa,介电常数ε为4.1,介电损耗tanδ〈0.005。1 400℃氧化10 h,Si2N2O与Si3N4的质量增量分别为0.6%与2.1%。     

烧结温度对铜尾矿多孔陶瓷物理性能的影响研究

以铜尾矿和钾长石为主要原料,添加CaCO3为发泡剂,制备多孔陶瓷。研究了烧结温度对尾矿多孔陶瓷晶相、硬度、密度和吸水率的影响。结果表明:尾矿多孔陶瓷的主晶相为白榴子石,硅灰石和镁黄长石。烧结温度升高有利于白榴子石相的形成,当烧结温度1 160℃后,多孔陶瓷的硬度总体上随着烧结温度的升高而降低。尾矿多孔陶瓷的密度在1 150~1 180℃,随着烧结温度的变化不大。进一步提高烧结温度,但密度变化则非常明显。对于不同尾矿含量的多孔陶瓷,其吸水率都在1 180℃烧结温度时达到最大。     

稀土Sm_2O_3对多孔Si_2N_2O陶瓷显微结构和性能的影响

以Si_3N_4与Si O2为初始原料、Sm_2O_3为烧结助剂,通过无压烧结制备了气孔率不同的多孔Si_2N_2O陶瓷。研究了烧结温度、助剂含量对烧结后的产物的影响;测试了多孔Si_2N_2O陶瓷的力学性能、介电性能和抗氧化性能。结果表明:烧结温度过高或助剂含量过高都会导致Si_2N_2O相的分解;助剂含量对Si_2N_2O陶瓷微观组织产生明显的影响,随着助剂含量的增多,其显微结构由细小层片状过渡到板状晶粒再到短纤维搭接的板状晶粒结构,所制备的Si_2N_2O陶瓷比Si_3N_4陶瓷具有更优异的性能,抗弯强度为220 MPa,介电常数ε为4.1,介电损耗tanδ0.005。1 400℃氧化10 h,Si_2N_2O与Si_3N_4的质量增量分别为0.6%与2.1%。     

冻干法制备多孔氮化硼陶瓷及其成孔机理

以h-BN为原料、MC为分散剂、PVA为结合剂、B2O3为烧结助剂,利用冷冻干燥法制备多孔BN陶瓷。对多孔陶瓷的物相和微观结构进行表征,分析了p H值对孔结构的影响。结果表明:冷冻干燥后的样品孔结构由树枝状孔和直通孔组成,平均孔径为30~150μm。p H值为10时,悬浮液Zeta电位最大,悬浮液分散性最好,冰晶生长过程中受到的阻力最小,样品平均孔径分布最均匀,体积密度和气孔率分别为0.4 g/cm3和81.82%。1 500℃烧结后,只有氮化硼的特征衍射峰。成孔机理为:冻干过程中水结冰后冰晶升华成孔,调节p H可改变浆料中颗粒的分散性以及冰晶生长过程中受到的阻力,从而影响孔结构的形成。     

常压烧结制备多孔氮化硅陶瓷研究

选用Al2O3、Y2O3、Lu2O3三种氧化物作为烧结助剂,采用凝胶注模成型和气氛保护常压烧结工艺,成功制备了具有高强度和高气孔率的多孔氮化硅陶瓷材料.本文研究了三种烧结助剂对多孔氮化硅的力学性能、介电性能和微观结构的影响,以及对氮化硅陶瓷的烧结促进作用,结果表明Y2O3具有最佳的烧结活性促进作用,其微观结构表明β-Si3N4棒状晶粒搭接结构是使多孔氮化硅陶瓷材料具有较好力学性能的重要原因.     

纳米TiO2添加剂对Al2O3陶瓷微观结构与烧结性能的影响

用微米级和纳米级两种不同的TiO2作为烧结助剂,研究其对Al2O3陶瓷微观结构和烧结性能的影响.结果表明:纳米TiO2能更好的提高Al2O3陶瓷的烧结活性,降低烧结温度.当TiO2含量为2%时,在1 580℃烧结试样的显气孔率为0.54%;在1 650℃烧结试样的显气孔率为0.16%.纳米TiO2的加入改变了Al2O3陶瓷的微观结构,更有利于Al2O3陶瓷的烧结.     

以活性炭粉为造孔剂制备多孔YSZ陶瓷

采用氧化锆为基体、活性炭粉为造孔剂及氧化钇作为稳定剂来制备多孔YSZ陶瓷。通过TG-DTA分析制定出多孔YSZ陶瓷的烧结制度,研究了造孔剂的加入量和烧结温度对多孔YSZ陶瓷力学性能的影响。并利用阿基米德排水法、万能试验机、显微硬度仪、XRD及SEM对多孔YSZ陶瓷的气孔率、硬度、弯曲强度、物相组成及微观结构等进行分析。结果表明:试样主要以t-ZrO_2存在,有少许的m-ZrO_2相,说明烧结后的试样基本转化为了稳定的t相二氧化锆;SEM图观察发现,陶瓷孔洞分布均匀且大小接近,孔的数量也比较多;随着造孔剂加入量的逐渐增加,多孔陶瓷试样的气孔率逐渐增加而强度下降,同时烧结温度影响多孔陶瓷的力学性能。     

粉煤灰基多孔陶瓷的制备及吸附性能研究

对粉煤灰基多孔陶瓷的有效利用不但能够减少粉煤灰对环境的污染，而且在废水处理等领域表现出较高的应用价值。本文以粉煤灰为主要原料，膨润土为黏结剂，活性炭为造孔剂，采用直接成型烧结工艺制备了一种性能优异的多孔陶瓷材料，并研究了烧结温度和活性炭用量对多孔陶瓷结构与性能的影响。结果表明，粉煤灰/膨润土烧结形成陶瓷骨架，活性炭氧化形成孔洞结构，在两者协同作用下形成多孔陶瓷材料。随着烧结温度的升高和活性炭用量的减少，多孔陶瓷材料的显气孔率和吸水率减小，体积密度和抗压强度增大。当烧结温度为1 100℃和活性炭用量为60%(质量分数)时，所制备的多孔陶瓷综合性能更优，显气孔率为61.75%,体积密度为0.93 g·cm^-3,吸水率为63.48%,抗压强度为4.29 MPa,对浓度为100 mg·L^-1的Pb²⁺溶液的去除率为98.4%,饱和吸附量高达45.79 mg·g^-1。     

造孔剂羧甲基纤维素（CMC）对制备多孔碳化硅陶瓷的影响

以Y2O3-Al2O3为复合烧结助剂,SiC为主料,加入羧甲基纤维作为造孔剂,制备了多孔陶瓷。研究了CMC含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用SEM对复合材料的断口形貌进行分析。结果表明,反应烧结后当CMC的百分含量为12.5%时,试样的微观骨架较完整、孔的形状较规则分布较均匀、综合力学性能较好。     

纤维构架空间制备氧化铝多孔陶瓷材料

为协调解决多孔氧化铝陶瓷的孔隙率与强度之间的矛盾,本文采用氧化铝纤维构架了多孔陶瓷的空间结构,研究了烧结助剂、烧结温度对材料压缩强度和气孔率的影响。结果表明,与水玻璃,莫来石作为助烧结剂不同的是,1wt.%氧化镁利用能润湿氧化铝的高温液相,可均匀的分布于氧化铝纤维表面,促进氧化铝纤维的粘结,形成空间立体框架结构。经1500℃烧结,可以得到气孔率高达77%,压缩强度为5.4 MPa的多孔氧化铝陶瓷。     

高比强多孔Si_3N_4陶瓷透波材料的研究

通过采用Y_2O_3,Al_2O_3作为烧结助剂,气氛压力烧结工艺,成功地制备出了高强度多孔Si_3N_4陶瓷透波材料。通过SEM对材料微观结构进行了研究。实验结果表明:在适当的工艺下可以制得弯曲强度大于160 MPa,气孔率50%的多孔氮化硅陶瓷。并讨论了多孔氮化硅形成的机制和高强度的主要原因。     

碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能研究

采用碳化硅、烧高岭土、氢氧化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂制备了碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了烧结温度和烧结助剂二氧化铈对碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构表明:制备出的SiC多孔陶瓷的主相是SiC,结合相是堇青石与方石英,多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;在1350℃烧结,并保温3h,当造孔剂含量为15％时,碳化硅/堇青石复合多孔陶瓷性能最佳,其气孔率31.80％,相应的弯曲强度为63.74 MPa.在1200℃下,添加不同含量的CeO2,对烧结样品的相组成有影响,能够降低生成堇青石的温度,在CeO2含量为3％的样品中,堇青石的峰最明显,但是过量的氧化铈会抑制了堇青石的生成;随着CeO2加入量的增加,其气孔率和弯曲强度也会随之变化,1200℃下,在CeO2加入量为4％时其弯曲强度最优.但随着CeO2的含量的增加,其气孔率逐渐下降.     

低温烧结碳化硅陶瓷分离膜的制备及其油水分离性能（英文）

碳化硅陶瓷分离膜具有高亲水性、耐化学腐蚀、抗膜污染等优异性能,在大宗废水、强腐蚀废水、高温废水等的高效处理中受到广泛的关注。然而,碳化硅是典型的强共价键化合物,碳化硅陶瓷膜制备过程具有烧结温度高、制备能耗大等问题。本文采用优选的低熔点化合物作为烧结助剂,经1 000℃烧结制备了高强度、孔径均匀的碳化硅陶瓷分离膜。研究了烧结助剂含量对碳化硅陶瓷膜微观结构、孔径分布、相组成及油水分离性能等的影响。研究表明,低熔点烧结助剂连接碳化硅颗粒形成陶瓷的骨架结构,随着烧结助剂含量从10%（质量分数）增加到30%,碳化硅陶瓷膜的孔隙率从42%降低到35%,同时平均孔径从3.5μm降低到2.1μm,成孔模式由碳化硅颗粒堆积过渡到烧结助剂成孔。纯水实验表明,烧结助剂含量为30%时,随着跨膜压差从0.2 bar增加到0.5 bar碳化硅陶瓷膜的分离通量从120 L/（m²·h）增加到306 L/（m²·h）;油水分离实验表明,当跨膜压力差为0.2 bar时碳化硅陶瓷膜的截留率和分离通量分别为93.3%和123 L/（m²·h）。     

高气孔率及低热导率多孔莫来石陶瓷的制备(英文)

采用叔丁醇基凝胶注模工艺制备多孔莫来石陶瓷,研究了固含量和烧结工艺对多孔莫来石陶瓷显微结构、气孔率、气孔尺寸及分布、压缩强度和室温热导率的影响。结果表明,固含量相同时,随着烧结温度的升高,多孔莫来石陶瓷的气孔率不断降低,而抗压强度则不断增加;当固含量为15%、烧结温度为1 350℃时,多孔莫来石陶瓷的气孔率最高为71.7%,平均气孔孔径为3.49μm,而热导率则低至0.103W/(m·K)。通过改变烧结温度和初始固含量可调整多孔莫来石陶瓷的微观结构和性能。     

两面顶技术低温超高压烧结AlN陶瓷的研究

本文研究了掺杂不同质量分数的Y2 O3的AlN陶瓷在超高压状态下烧结的物相组成和微观结构。研究表明 ,Y2 O3是有效的低温烧结助剂 ,在低温超高压烧结下 ,掺杂不同比例烧结助剂的AlN陶瓷的第二相均为Al5Y3O1 2 ,在实验条件为 4 4万个大气压 ,1 5 0 0℃的温度 ,1h的烧结时间下 ,超高压烧结AlN陶瓷有着较好的微观结构 ,热导率可达到 1 3 0W/m·K。     

梯度多孔载Ag羟基磷灰石陶瓷的制备和性能研究

本文采用添加造孔剂法制备孔隙呈现梯度分布的多孔载Ag羟基磷灰石(Ag-HA)陶瓷.研究了造孔剂分布、烧结温度和载Ag含量对梯度多孔Ag-HA陶瓷孔隙度的影响.分析了烧结产物的物相组成和微观形貌,测量了烧结后梯度多孔Ag-HA陶瓷的压缩性能和抗菌性能.研究结果表明:随着中间层造孔剂含量增加,梯度多孔Ag-HA陶瓷的孔隙度...