热压制备SiC/Si_(3)N_(4)陶瓷复合材料的力学性能研究

通过热压烧结制备SiC/Si_(3)N_(4)陶瓷复合材料,研究温度和压力对复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明:(1)原料质量配比Si_(3)N_(4)SiC CaF_(2)=641,在1400℃、25 MPa烧结压力下材料的抗弯强度达到最大值为66.7 MPa,体积密度为2.2 g/cm^(3),气孔率达到29.01%。随着温度的上升,材料的性能逐渐下降。在1400℃时主晶相仍为β-Si_(3)N_(4)且含有少量SiC。(2)相同的质量配比时,在1400℃烧结温度和45 MPa的烧结压力下制备的复合材料的力学性能为77.4 MPa,体积密度达到2.3 g/cm^(3),气孔率达到27.09%。从SEM图中可以观察到随着烧结压力的不断升高,材料的致密度和力学性能逐渐提高。

热压法制备多孔氮化硅陶瓷

以CaF_(2)作为α-Si_(3)N_(4)粉末的烧结助剂,同时充当多孔氮化硅陶瓷的造孔剂,采用热压烧结工艺在较低温度下制备多孔氮化硅陶瓷。研究烧结助剂的含量对多孔氮化硅陶瓷显气孔率、抗弯强度的影响,分析材料的组分并观察断口结构。结果表明:在温度1450℃,压力0.55T的条件下,当CaF_(2)添加量为6.0wt%时,多孔陶瓷的性能较为优异,其孔隙率为38.8%,α-Si_(3)N_(4)→β-Si_(3)N_(4)的相变程度为38.5%,抗弯强度为137.1 MPa。

多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法制备陶瓷基复合材料研究进展

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有高强韧、耐氧化的特性,现已成为航空航天领域重要的高温结构候选材料。反应熔渗法可实现陶瓷基复合材料的大规模、短周期和低成本制备,是目前最具有商业化前景的技术之一。然而,传统反应熔渗法制得陶瓷基复合材料存在着基体碳残留、纤维刻蚀等问题,导致材料力学与氧化-烧蚀性能不佳。为突破传统碳基体陶瓷化程度低的局限性,相关研究人员采用碳基体孔结构构筑方法,通过多孔碳基体取代传统熔渗预制体中致密碳基体,以促进碳基体的陶瓷化转变及反应熔体的消耗,进而实现陶瓷基复合材料的性能优化。本综述介绍了采用多孔碳陶瓷化策略制备SiC陶瓷、SiC/SiC复合材料、C/SiC复合材料及超高温陶瓷基复合材料的相关研究进展,并且通过与传统反应熔渗法对比,验证了多孔碳陶瓷化策略的优势,同时总结了相关多孔碳基体制备方法的发展演变过程,最后针对先进陶瓷基复合材料的基础理论与工艺技术需求,对多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法的未来发展方向进行了展望。

近零膨胀SiC基复合材料的制备与性能

为了减小SiC基复合材料的热膨胀系数,本文将正热膨胀材料SiC与负热膨胀材料β-锂霞石进行复合,制备出一种近零膨胀的SiC基复合材料,并系统研究β-锂霞石含量对材料孔隙率、微观结构、热性能和力学性能的影响。结果表明:随β-锂霞石含量增加,材料孔隙率降低,闭孔率增加,孔隙由不规则形状逐渐转变为球形。在孔隙率和β-锂霞石相的双重作用下,材料热膨胀系数减小。当β-锂霞石的质量分数从20%增加至50%时,材料在30~1 200℃的平均热膨胀系数从2.30×10^(-6)K^(-1)减小至-0.80×10^(-6)K^(-1),孔隙率从36.9%降低至12.9%,导热系数从6.31 W/(m·K)增大至8.85 W/(m·K),抗压强度从176.3 MPa提高至375.6MPa。

多孔陶瓷材料制备方法与应用进展

多孔陶瓷材料是以陶瓷材料为基础开发多孔洞的多功能材料,其特殊性在具有高度开放的孔隙结构、高渗透率、比表面积大、轻量级、热稳定性、高耐化学腐蚀等优点,因此制备多孔陶瓷方法成为材料合成与应用的重要发展项目。由于陶瓷材料在粉末合成、成型方法和热处理过程中的多样性,可以控制材料的性质和微结构,从而应用在多孔陶瓷材料制备方法上。本文综述了多孔陶瓷材料的制备方法及其特点,指出不同的制备工艺会导致不同的孔洞大小和孔隙率。同时,探讨了多孔陶瓷材料在载体、过滤、分离、传感和催化等方面的功能性表现,高端应用在能源与储能、生物医学、智能化等领域的应用和发展。

介孔材料分形表征的研究进展

分形是材料表征中一种新兴的方法。本文介绍了介孔材料的基本特性和表征方法;阐述了分形理论的发展、分形维数的计算测定与分形在介孔材料表征中的应用,分析了介孔材料的分形模型,指出分形在介孔材料表征中的发展前景。

粘土的层间交联和多孔材料的形成条件

本文利用XRD、IR等方法研究2：1型的蒙脱石粘土矿物和聚合羟基铝交联剂的层间交联作用，并对多孔粘土材料的形成条件及过程作初步探讨．结果表明，交联剂浓度、交联温度和洗涤方式等制备条件对多孔粘土材料的形成有较大的影响，稀浓度的交联剂溶液对材料的形成较为有利，交联过程是双向可逆的．

酚醛树脂聚合相分离热解制备介孔碳

采用酚醛树脂聚合相分离热解制备多孔碳,用压汞仪和场发射扫描电镜对多孔碳性能进行表征,同时研究了固化催化剂含量对多孔碳性能的影响.实验结果表明,制备得到的多孔碳的孔呈交联互通状且孔径分布较窄,大部分孔分布在20～50nm之间.多孔碳的平均孔径约40nm.高固化催化剂含量使多孔碳具有更薄的孔壁及更高的显气孔率.当固化催化剂含量为15%时,多孔碳的显气孔率为54.3%.胶凝速度以及体积收缩是改变多孔碳性能的两个因素.

高比表面积有序多孔氧化锆的合成与表征

有序多孔氧化锆是近年来国际上的研究热点之一，本文利用表面活性剂辅助模板机 理成功地合成出稳定性高（＞５５０℃）、比表面积大（＞３５０ｍ２／ｇ）、且有序度高的多孔氧化锆， 并用ＦＴ－ＩＲ、ＸＲＤ、ＨＲＴＥＭ，以及Ｎ２吸附－脱附等方法进行了表征。

发泡工艺制备多孔陶瓷研究进展

闭孔型多孔陶瓷是一类重要的耐温隔热材料,由于其具有很好的化学稳定性、较低的热传导等优良特性,被广泛应用于众多领域。发泡工艺是制备闭孔型多孔陶瓷的主要方法,本文综述了发泡工艺制备多孔陶瓷的孔形成机理、发泡剂的类型及其近年来在多孔陶瓷制备领域的研究进展。

氧化铝多孔支撑体的研究

用挤出成型的方法制备高性能陶瓷膜用Al2 O3>99%支撑体 ,制备中受初始颗粒度、烧成温度、粘结剂等因素的影响 ,因此可以调节一个或几个因素来控制支撑体的性能 .用硬脂酸铝为造孔剂 ,调节支撑体的孔径和气孔率时发现造孔剂质量分数 <5%和 >5%在坯体中的分布不同 ,成孔的作用也不一样 .造孔剂用量 <5%时 ,对成孔作用不大 ,>5%时成孔明显 ,但造孔剂的添加量不宜超过 15% .

CuO(CoO,MnO)/SiO_2纳米复合气凝胶催化剂载体的溶胶-凝胶法制备与表征

以正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate,TEOS)、乙酸铜、乙酸钴、乙酸锰为原料,采用溶胶-凝胶法、常压干燥制备了CuO(CoO,MnO)/SiO2纳米复合气凝胶。分析了过渡金属氧化物MO与SiO2的质量比、温度和pH值对凝胶形成的影响。采用场致发射扫描电镜(FE-SEM)、BET、傅里叶变换红外分析(FTIR)、热重-差热分析(TG-DTA)、电子散射能谱分析(EDS)和化学分析等对CuO(CoO,MnO)/SiO2纳米复合气凝胶的微观结构和组成进行了研究。结果表明,纳米复合气凝胶的颗粒约在20~100nm,比表面积为344~733m2/g,孔径范围为2~22nm,而且过渡金属Cu、Co和Mn能够与氧形成部分—O—M—O—桥键连接,并与Si通过化学键形成三维网络结构;纳米复合气凝胶试样中的多元过渡金属氧化物含量可控制在3%~75%(质量分数)。这种结构和组成既有利于提高催化剂负载量,又可充分发挥过渡金属氧化物的助催化作用。

Cu/SiO_2纳米复合气凝胶的制备与表征

采用含铜硅酸乙酯(CuTEOS)进行溶胶-凝胶反应来制备高Cu含量的Cu/SiO2纳米复合气凝胶,复合气凝胶中的Cu含量可在小于66%(质量分数)的范围内调节.研究了水量、催化剂浓度、溶剂量及含铜硅酸乙酯的组成对溶胶-凝胶过程的影响.本研究中Cu/SiO2纳米复合气凝胶中粒子粒径大部分小于25nm,其孔径小于50nm,比表面积在400～650m2/g范围内.

季铵盐复配硅烷偶联剂改性蒙脱土的制备及表征

制备十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)复配γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性蒙脱土(MMT),利用XRD、ICP、FTIR、TG和SEM对改性前后的蒙脱土进行表征。结果表明MMT层间距的扩大主要是由于OTAC与MMT层间阳离子交换的结果,质子化的KH550亦能与MMT进行离子交换但不影响OTAC对MMT的有机改性,而且KH550能与MMT表面羟基反应形成化学键而接枝于MMT表面。

孔道可控的酚醛树脂多孔碳支架的制备研究

利用光固化快速成型技术,设计制作了有网格孔道结构的制件阴模,制成了孔道结构可控的多孔碳支架．用TGA研究了光固化树脂、酚醛树脂和淀粉的热分解行为;用XRD、FTIR和SEM技术研究了碳支架的物相组成和微观结构;用Archimedes法测定了热解碳的显气孔率和密度．结果表明,碳支架为非结晶性物质,呈无定形乱层石墨结构,随碳化温度的升高石墨化程度提高;碳支架中仍含有微量的C—H键;碳支架中的气孔相包括孔道、大孔(d=10-50μm)和微孔(d=1-3μm);构造的孔道有利于避免碳支架的破裂．

多孔陶瓷及其制备方法研究进展

概述了多孔陶瓷的分类、性能及特点,回顾了多孔陶瓷传统的制备方法,归纳了多孔陶瓷新的制备方法,并阐述了各种制备方法的特点,指出了当前多孔陶瓷的研究热点和今后所需解决的问题。

Ni纳米线/SiO_2复合气凝胶的制备及机理分析

以正硅酸乙酯和硝酸镍以及乙二醇为原料，采用溶胶一凝胶法和超临界干燥工艺制备负载金属Ni纳米线的SiO，复合气凝胶。采用AAS，BET，TEM及XRD等测试手段对样品进行表征。研究结果表明：Ni／Si02气凝胶负载的Ni含量（质量分数）约为15％，其表观密度为0．22g／cm^3，比表面积为494．4m2／g，孔容为1．80cm＾3／g，平均孔径为14．6nm；负载的Ni以非晶态的单质Ni纳米线（长度为10,-450nm）和—Ni－Ｏ－Si－键组成的化合物形态均匀地分布在SiO2：气凝胶三维网络骨架结构上；经Ar中600℃和3h热处理后，Ni纳米线由非晶态转变为晶态，纳米线略有长大，但未出现团聚现象，显示出较强的热稳定性。

微孔α-Al_2O_3陶瓷膜管的制备与性能

本文研究了粉体粒径、添加剂种类、含量对膜孔性能的影响，用自制的装置测定膜的平均孔径、孔径分布、孔隙率、气通量和水通量．用固态烧结技术制得了平均孔径为0．45μm、孔分布狭窄、孔隙率为50％的陶瓷膜管．

物理法制备炭陶复合吸附材料及其表征

以木炭和黏土为原料,采用物理法制备炭陶复合吸附材料,讨论温度和保温时间对其吸附性能的影响,采用扫描电镜(SEM)和全自动比表面积及孔径分析仪对其微观结构和孔径分布进行表征,提出原位活化的思路。结果表明:热处理过程中,木炭的收缩在木炭和陶土之间形成发达的孔隙;黏土在烧结之后并没堵塞活性炭的孔隙结构;块状炭陶的吸附性能比粉状的高;炭陶在制备过程中受原位活化作用。在较优的工艺条件下,炭陶复合吸附材料的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值分别为127.5和543.6 mg·g-1。

三维网络碳化硅多孔陶瓷的制备

以中间相沥青添加55%(质量分数,下同)的Si粉混合物为原料,制备了含Si的炭泡沫模板。在高温反应烧结炉中,氩气气氛下1500℃保温1～6h,结合反应烧结工艺制备了碳化硅多孔陶瓷。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对碳化硅多孔陶瓷的微观形貌、物相组成进行了观察,并对熔融Si与C的反应机理进行了探讨。结果表明:碳化硅多孔陶瓷的微观结构与炭泡沫模板的微观结构一致,烧结温度1500℃下,随着保温时间的延长,多孔陶瓷的弯曲强度先增大后减小,而孔隙率先减小后增大;在保温4h的条件下制备的碳化硅多孔陶瓷主要由β-SiC相组成,最大弯曲强度为26.2MPa,对应的孔隙率为45%。内部熔融的Si与外部熔融的Si同时与C反应生成SiC,最后两者结合在一起形成致密的SiC多孔陶瓷。