聚氨酯表层涂覆制备掺铍碳化硅泡沫的研究

目的采用模板法通过先驱体涂覆裂解工艺获得性能优异的掺铍碳化硅泡沫陶瓷。方法以掺铍聚碳硅烷(PBe CS)、二甲苯作为先驱体配制浆料,采用聚氨酯泡沫为模板,表层挂浆并烧结预制件后获得碳化硅泡沫陶瓷。运用XRD、SEM、波导法、保护热板法等手段,研究了浸渍液配比、烧结温度与Be元素对泡沫陶瓷结构、电磁性能、热导率的影响。结果 PBe CS经过陶瓷裂解后转变为无定型Si C,组成泡沫陶瓷的骨架。泡沫的开孔率为70%~90%,网孔的孔径介于0.5~1.2 mm之间。随着温度、浸渍浓度的增加,骨架的表面越平滑,致密化提高。Be元素的添加提高了陶瓷产率,先驱体中Be含量过低及泡沫陶瓷孔隙率高,导致了Be元素的低介电损耗、高热导率等性能没能在材料的整体复合性能中得到体现。结论通过改变浸渍液配比、烧结温度可以获得所需结构性能的掺铍碳化硅泡沫陶瓷,Be元素对材料性能提升的证明还需进一步研究。     

铸铁用碳化硅质泡沫陶瓷过滤器的制备与性能

使用有机泡沫浸渍工艺制备碳化硅质泡沫陶瓷过滤器,探讨了复合粘结剂的比例、烧结助剂(Al2O3)的加入量及烧结性能。样品的抗压强度与Al2O3的含量之间存在最佳搭配关系,莫来石相的生成是材料强度提高的一个重要贡献因素。采用最佳配方在1400℃制得的碳化硅质泡沫陶瓷过滤器抗压强度达到1.9MPa,样品加热至1100℃,放入15℃水中急冷的热震次数高达15次。     

烧结温度对铁尾矿多孔陶瓷结构及性能的影响

以北京密云地区铁尾矿为原料,采用水基料浆泡沫注凝成形-无压烧结工艺制备了具有高气孔率的铁尾矿多孔陶瓷。结合X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)观察及性能测试结果,探讨了烧结温度对铁尾矿多孔陶瓷的孔隙率、体积密度、物相组成、抗压强度、显微结构和孔径分布的影响规律。结果表明:采用泡沫注凝法制备的铁尾矿多孔陶瓷的气孔结构复杂,由大的球形气孔与分布于球形孔壁上的微气孔组成,球形孔径均匀分布于22~78μm之间。随着烧结温度从1070℃升高到1120℃,多孔陶瓷的显气孔率由89%降低至72%,体积密度由0.29 g/cm~3上升至0.76 g/cm~3,抗压强度由0.46 MPa上升至6.19 MPa。当温度升高至1120℃时,尾矿中的主晶相石英因溶解于液相而使其衍射峰明显变弱,同时烧结体进一步收缩致密化,结构更加紧密,使得强度显著提高。     

Fe2O3对SiC基泡沫陶瓷过滤器性能的影响

采用有机前驱体浸渍法制备SiC基泡沫陶瓷过滤器,通过对SiC基泡沫陶瓷过滤器热震性、抗压强度的测试以及显微结构的分析,研究了Fe2O3对泡沫陶瓷过滤器强度和烧结等性能的影响.实验表明:随着Fe2O3含量的增加,泡沫陶瓷过滤器的抗压强度随之增加,而抗热震次数显著减少;Fe2O3的加入能够起到助烧作用,但是过量的Fe2O3会导致烧结体产生过量的玻璃相,Fe2O3的含量应控制在1.5wt%以内.     

烧结温度对碳化硅-氧化铝陶瓷过滤器性能的影响

采用有机泡沫浸渍工艺制备陶瓷过滤器,探讨了烧结温度对SiC基泡沫陶瓷过滤器性能的影响.结果表明:随着烧结温度的提高,SiC基泡沫陶瓷过滤器的抗压强度和热震稳定性呈现先增加后降低的趋势,当烧结温度为1430℃时两种性能均较高;此时由于在陶瓷中晶粒尺寸均匀、气孔和玻璃相含量较少,并且相中含有较多的莫来石相和较少的方石英相因此其综合性能最佳,此时陶瓷的容重为0.5 g/cm3,抗压强度为2.7 MPa,1100℃-室温热循环次数为27次.     

烧结助剂对高气孔率SiC陶瓷结构和性能的影响

由叔丁醇、丙烯酰胺和SiC粉及烧结助剂组成固相含量为10%(体积分数)的陶瓷浆料,采用凝胶注模成型和无压烧结工艺制备多孔SiC陶瓷,研究Al2O3和Al2O3+SiO2这两种烧结助剂体系对多孔SiC陶瓷的气孔率、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Al2O3+SiO2复合烧结助剂明显改善SiC陶瓷的烧结性能,与采用单一的Al2O3烧结助剂相比,SiC样品的烧结温度和莫来石的生成温度均降低50℃左右;两种不同的烧结助剂制成的试样中的气孔均呈很窄的单峰分布,中位孔径为2μm左右;随烧结温度的升高压缩强度增大,而气孔率变化不大;以Al2O3+SiO2为烧结助剂、在1 400℃烧结的试样的气孔率和强度分别达到70.57%和17.74 MPa。     

石英质高温闭孔泡沫陶瓷的制备

采用发泡法，以石英为主料，钾长石作熔剂，并添加适量的CaSO4作发泡剂，PVA为粘结剂，干压成型后于1600℃下制备高温闭孔泡沫陶瓷。综合运用SEM、XRD等测试手段对泡沫陶瓷的孔径分布、显微结构、物相组成等进行了表征。结果表明，泡沫陶瓷的气孔率高达63．29％（闭孔气孔率为58．07％，开孔气孔率为5．22％）；体积密度为0．716g／cm^3：抗压强度为4．56MPa：导热系数为0．137W／（m·K）；主晶相为方石英；且孔径和气孔率随着烧成温度升高以及保温时间延长而增大，气孔率越高，泡沫陶瓷的抗压强度越小，导热系数也越小；在相同气孔率的情况下，气孔孔径越小，泡沫陶瓷的导热系数越小。     

基于冰模板导向的Al_2O_3多孔陶瓷制备

以冰为造孔模板,采用冷冻铸造法制备Al2O3多孔陶瓷,用扫描电镜(SEM)观察孔结构,并测量气孔率和抗压强度。结果表明:通过调整工艺参数,气孔率可控制在24%~85%之间,形成了蜂窝状结构。随浆体浓度的增大,气孔率降低,抗压强度增大。抗压强度随烧结温度的升高而增大。当气孔率最大达85%时,抗压强度为21 MPa。     

发泡剂浓度对钙长石多孔陶瓷结构与性能的影响

以α-Al_2O_3、Si O_2和Ca CO_3为主要原料,采用泡沫注凝法+无压烧结法制备了钙长石多孔陶瓷。通过调控发泡剂浓度获得不同气孔结构的多孔陶瓷样品。采用XRD,SEM分析了样品的物相组成和显微结构,测试了制备材料的气孔率、体积密度、抗压强度等性能。探究了发泡剂浓度对制备材料的显微结构与性能的影响。结果表明,在相同烧结温度下,发泡剂浓度对制备材料的物相组成影响不大。随着发泡剂浓度的增大,气孔率先增加后缓慢下降,中位孔径先增大再减小后再增大,而抗压强度呈先下降后增加趋势;在发泡剂浓度为0.5~32 g/L的范围内,制备材料的气孔率为82.14%~90.61%,中位孔径为70~130μm,抗压强度为0.14~3.84 MPa。     

碳化硅泡沫陶瓷过滤板的研制

以碳化硅、氧化铝、钾长石为主要原料,高岭土、膨润土为辅助原料,加入少量自研的粘结剂,采用有机前驱体浸渍法,经1440℃烧成制备了具有气孔率高、容重小、水通量大、抗压强度高的碳化硅质泡沫陶瓷板.研究了原料的质量比、浆料浓度、粘结剂和烧成温度等对碳化硅质泡沫陶瓷板工艺性能的影响.     

泡沫镁宏微观结构表征及压缩性能研究

针对熔体发泡法制备泡沫镁存在的困难,使用包覆发泡剂及改进工艺成功制得泡孔均匀的泡沫镁试样。利用OM、SEM、EDS及XRD等分析手段对试样进行宏微观结构表征,结果表明：泡沫镁试样宏观孔以典型的闭孔结构为主,但也存在一些连通孔及少量大孔,它们多是宏观裂纹的产生及扩展位置。泡孔内壁存在一些褶皱缺陷,且弥散分布着许多反应产生的MgO和CaO颗粒,压缩变形过程中,这些部位易产生应力集中,促进微裂纹的形成与扩展。孔壁上主要分布着碳化硅颗粒及生成的Mg2Ca相。测试分析了孔隙率和孔径对泡沫镁压缩力学性能和能量吸收性能的影响,并深入研究其压缩破坏机理,研究发现：随着孔隙率的降低,泡沫镁弹性变形增大,屈服强度升高;随着孔径的增大,泡沫镁屈服强度及平台应力明显减小,表现出显著的孔径效应。随着孔隙率的升高或孔径的增大,泡沫镁的能量吸收性能显著降低。泡沫镁的破坏为解理脆性断裂,这与孔壁组织及镁基体性质有很大的关系。     

添加造孔剂法制备开孔泡沫铝及其性能研究

以球形尿素颗粒为造孔剂,采用传统的粉末冶金工艺制备开孔泡沫铝并研究了其性能.结果表明,添加造孔剂法制备的泡沫铝可以任意控制孔隙率及孔径的大小,且孔结构良好,保持了造孔剂的形状;高的烧结温度使泡沫铝的压缩强度提高,但过高的温度将导致孔壁熔化.本试验制成的泡沫铝其压缩曲线和泡沫金属典型压缩曲线相似,且抗压强度和经典理论计算结果一致.     

植物种子模板法制备Al_2O_3泡沫陶瓷的研究

将小米种子排列成模板,通过在模板内对Al2O3浆料进行离心成形来制备孔径均匀的Al2O3泡沫陶瓷。观察了浆料固相含量对Al2O3生坯密度均匀性的影响,研究了植物种子特性对Al2O3生坯干燥和焙烧行为的影响,测量烧结产物的密度、收缩率、孔隙率和压缩强度,并通过体式显微镜和扫描电镜观察Al2O3泡沫陶瓷的宏观结构和显微组织。研究结果表明,小米和Al2O3生坯具有较好的收缩匹配性,干燥后可以保持生坯形状完整。在较高的固相含量(50%,体积分数)下,离心时的物质分离现象被抑制,孔壁具有较高的生坯相对密度(63.8%)。1500℃烧结2h后,Al2O3泡沫陶瓷具有致密的孔壁和较高的烧结相对密度(98.9%),其孔隙度为66.5%,抗压强度为5.26MPa。     

Compressive properties of open-cell ceramic foams

The compressive experiments of two kinds of ceramic foams were completed. The results show that the behavior of ceramic foams made by organic filling method is anisotropic. The stress-strain responses of ceramic foams made by sponge-replication show isotropy and strain rate dependence. The struts brittle breaking of net structure of this ceramic foam arises at the weakest defects of framework or at the part of framework, which causes the initiation and expanding of cracks. The compressive strength of ceramic foam is dependent on the strut size and relative density of foams.     

粉末冶金法制备SiC_p/2024Al泡沫复合材料的表征(英文)

为了丰富泡沫材料制备工艺、推动其快速发展与广泛应用,以CaCO3为发泡剂采用粉末冶金法制备SiCp/2024Al泡沫复合材料。采用SEM和Magiscan-2A图像分析仪研究了CaCO3发泡剂和SiC颗粒的含量对发泡行为的影响,并且通过Gleeble 1500热模拟机分析了SiC颗粒的含量对压缩性能的影响。结果表明:随着发泡剂的增多,孔隙率和孔径先增加后减小。随着增强体含量的增加,孔隙率和孔径都减小。压缩曲线揭示加入增强体可以改善压缩屈服强度和吸能能力。SiCp/2024Al泡沫复合材料显示为脆性泡沫材料。     

Preparation and characterization of SiCp/2024Al composite foams by powder metallurgy

SiC_p/2024Al composite foams were manufactured by powder metallurgical methods using foaming agent CaCO₃ in order to enrich the foam fabrication process and promote its development and extensive application. The effects of CaCO₃ and SiC volume fractions on the foaming behaviours were investigated by means of SEM and Magiscan-2A image analysis technique. The influence of SiC content on the compressive behaviour was analyzed using Gleeble 1500 thermal simulation testing machine. The experimental results show that with increasing the foaming agent, the porosity and pore dimension increase first and decrease later. With increasing the reinforcement content, the porosity and pore dimension decrease. The compressive curves reveal that the introduction of SiC particles can improve compressive yield strength and energy absorption capacity. Meanwhile, it is found that SiC_p/2024Al composite foams are the brittle foam materials.     

盐球渗透铸造法制备开孔泡沫铝的孔结构及压缩性能

使用圆盘造粒机制备近球形的NaCl颗粒,并将其用于渗透铸造制备开孔泡沫铝。盐球的平均抗压缩强度为3.9 MPa,在超声波清洗机中可在5 min内完全塌陷。通过控制热压烧结时间为0.5～2 h,热压温度700℃,可制备堆积密度在0.66～0.83 g/cm³的预制体。延长热压烧结时间会使开孔泡沫铝的孔径从0.48 mm增加到1.16 mm,孔隙率从64%增加到82%。压缩实验结果表明,不同孔隙结构下泡沫体的宏观变形特征基本相同,均表现出逐层塌陷的变形特征。此外,泡沫铝的致密化应变值、弹性模量、平台屈服应力和能量吸收能力均随着孔隙率的增加而降低。当孔隙率为64%时,能量吸收能力最大(15.0 MJ·m^-3)。     

Performance of stainless steel foams produced by infiltration casting techniques

Ferritic (AISI 430) and austenitic (AISI 304) stainless steel foams were produced exploiting a process based on molten metal infiltration on ceramic model. In particular, SiC foundry filter was used as space holder and, after the solidification, it has been removed by hydrofluoric acid. The produced foams are featured by three different porosity grades (10, 20 and 30 PPI) and by constant relative density (0.60). The morphology, the mechanical properties and the corrosion resistance were studied and the results were correlated to the material, the porosity, the size and the distribution of the voids. Morphologically, the structure is arboreous open-cell foam featured by interconnected cavities. This aspect, combined with the high relative density, assures high compressive plateau stress, structural integrity and good deformability. The corrosive tests, according to the ASTM A262-Met.B and NACE TM-0284, permitted to identify possible application fields for these products.     

浸渍法制备泡沫铝的显微组织和力学性能(英文)

利用聚合物泡沫采用压力浸渗铸造工艺制备开孔泡沫铝。所制备的泡沫铝能够很好地复制聚合物泡沫的几何尺寸。开孔泡沫铝的强度比闭孔泡沫铝的低很多,从而得到更多的应用。添加陶瓷颗粒可以改善泡沫铝的力学性能。本研究中,向 AC3A 铝合金中添加 SiC 颗粒得到复合材料泡沫。在复合材料泡沫中,SiC 颗粒嵌入在合金基体中及孔筋表面。高体积分数的陶瓷颗粒使合金泡沫铝的压缩强度、能量吸收、显微硬度增大。这些性能的改善归结为于泡沫铝的结构改变以及 SiC 颗粒存在于结点和孔筋处而引起的强度增加。     

氮化硅基多孔陶瓷的孔隙结构控制

氮化硅多孔陶瓷的孔隙率、孔径的调节与孔隙结构的控制主要是通过改变粉料颗粒配比、料浆浓度、成形密度和烧结工艺来实现的,得到的材料多以β-Si3N4为主相,对α-Si3N4多孔陶瓷材料的研究较少。本实验以磷酸锆为结合剂并添加不同成孔剂低温常压烧结制备以α-Si3N4为主相、孔隙可控的氮化硅基多孔陶瓷,孔隙率范围30%~70%,抗弯强度16~108MPa。