SiC多孔陶瓷管的抗热震性能及过滤特性研究

微观结构和孔隙参数对于SiC多孔陶瓷管的过滤性能至关重要,采用压汞法和X射线衍射法对使用前后的多孔陶瓷管孔径变化进行了量化研究。通过水淬法对SiC多孔陶瓷管的抗热震性进行了评估,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段分析了SiC多孔陶瓷管的表面形貌、微观结构和物相组成。结果表明,SiC多孔陶瓷管结构均匀,膜表面形貌粗糙复杂,适用于微米级过滤。在200~250℃的工作温度下,SiC多孔陶瓷管的抗弯强度保持率在75%以上。在冶金烟气除尘过程中,粒径小于膜孔径的SiO2和Fe杂质会穿过膜层进入到支撑体层,在支撑体孔隙表面吸附沉积,使其孔径减小28.8%左右;膜层表现良好的稳定性,不会被污染。

TiO_(2)添加量对SiC多孔陶瓷物相组成及性能的影响

为制备同时具有高气孔率和高强度的硅结合SiC多孔陶瓷,以α-SiC粉、单质Si粉及TiO_(2)粉为主要原料,在氩气气氛下经1400℃保温3 h制备SiC多孔陶瓷,探究TiO_(2)添加量(加入质量分数分别为0、2%、4%、8%)对材料物相组成、显微形貌、孔径分布及主要物理性能的影响。结果表明:随TiO_(2)添加量的增加,单质Si的衍射峰逐渐消失,材料中检测到Ti_(3)O_(5)及TiSi_(2)物相,伴随着新相的生成,SiC颗粒间结合更加紧密,其显气孔率及平均孔径减小,力学性能显著提升。当TiO_(2)添加量为8%(w)时,材料具有优异的综合性能,其显气孔率、常温抗折强度及平均孔径分别为33.6%、29.6 MPa和0.27μm。

苎麻形态SiC多孔陶瓷的制备及表征

以苎麻纤维为生物模板,经溶胶-凝胶和碳热还原过程制得具有苎麻纤维管状形态的SiC多孔陶瓷。研究了试样的物相构成、显微结构和孔特征,探讨了试样制备过程中的反应机理。结果表明SiO2溶胶与苎麻碳在真空环境、1500℃温度下的碳热还原反应主要为SiO2与C的固-固反应,也包括SiO与C及CO之间局部的气-固和气-气反应。经除碳后得到SiC多孔陶瓷保留了苎麻纤维的空心管状结构形貌,物相组成主要为β-SiC。经脱胶麻较之原麻所制备的试样管状纤维结构更为完整,试样孔结构主要为狭缝型孔隙,BET比表面积为12.97m2/g,BJH平均孔径为9.6nm,P/P0=0.97时的孔容为0.037731cm3/g,孔径分布呈多级分布特征。

SiC多孔陶瓷的低温制备与表征

以聚碳硅烷为粘接剂,SiC粉末为骨料,经模压成型、惰性气氛保护下于1000℃裂解低温制得SiC多孔陶瓷。考察了聚碳硅烷含量、SiC粉末粒径、模压压力、造孔剂碳含量等参数对多孔陶瓷孔隙率、弯曲强度、孔结构的影响。结果表明,随着聚碳硅烷含量和模压压力的增加,SiC多孔陶瓷的开口孔隙率下降,弯曲强度升高;随着造孔剂碳含量的增加,多孔陶瓷的孔隙率由53.05%升高至58.6%,抗弯曲强度迅速由7.88MPa下降到1.08MPa。随着模压压力的升高,多孔陶瓷的平均孔径下降;随着SiC粉末粒径的增加,平均孔径增大。

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20～80μm,小孔孔径峰值为0.5～0.9μm。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。

先驱体作粘结剂低温制备SiC多孔陶瓷

分别以聚碳硅烷和硅树脂作粘结剂,SiC微粉作骨料,在惰性气氛中1000℃下低温制备出SiC多孔陶瓷,所得样品的气孔率在43%～52%之间,抗断裂强度最高达到了18.59MPa,而且样品的孔径呈单峰分布。分析比较了由这2种不同粘结剂制备的SiC多孔陶瓷性能。

低温制备SiC多孔陶瓷及性能

采用SiC微粉为骨料,聚碳硅烷为粘结剂,混合后溶于THF中干燥过筛,经模压成型后于1000℃保护气氛下低温烧结制备SiC多孔陶瓷。运用XRD、SEM及孔隙率测定手段对陶瓷样品的物相结构、微观形貌及孔隙率进行研究,考察了不同聚碳硅烷含量对SiC多孔陶瓷抗弯强度、线收缩率及气孔率的影响。结果表明,随着聚碳硅烷含量的增加,SiC多孔陶瓷的线收缩率和失重比均增加,抗弯强度和显气孔率均先增加后下降,抗弯强度在聚碳硅烷含量为13%时达到最大值为58.45MPa,开口气孔率在PCS含量为5%时达到最大值为37.2%。

烧成温度对多孔SiC陶瓷管性能的影响

以SiC为骨料,添加低共熔混合物烧结促进剂,煤粉作为造孔剂,在不同的温度下烧成制备多孔陶瓷管。考察了烧成温度对多孔SiC陶瓷管的孔隙率、气体渗透通量、孔径分布以及抗弯强度等性能的影响,并通过SEM对其结构形貌进行了表征。结果表明:随着烧成温度的提高,孔隙率、气体通量及抗弯强度下降,孔径分布变宽。

多孔SiC陶瓷的两种制备方法

采用两种不同的方法制备多孔SiC陶瓷 ,讨论了其显微组织对性能的影响 ,探索了由天然木材经炭化、渗硅处理制造多孔SiC陶瓷的新方法 .研究结果表明 ,半干压法制得的SiC陶瓷的气孔率随SiC粒度的增大而降低 ,且强度升高 .由天然木材制得的多孔SiC陶瓷的气孔形状较规则 ,且分布均匀 ,其表观气孔率可达 4 0 %以上 ,是制备高气孔率SiC陶瓷的一种可行技术 .

水基冷冻干燥工艺制备莫来石结合多孔SiC陶瓷

以微米级SiC和纳米级α-Al_2O_3为原料,经水基冷冻干燥及原位反应烧结工艺制备莫来石结合多孔SiC陶瓷。XRD分析表明多孔陶瓷主相是α-SiC,结合相是莫来石。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3~20μm,小孔孔径峰值为0.5~1μm。体系中SiC固相含量及烧结温度对多孔陶瓷显微结构及性能有显著影响。当SiC固相含量由20vol%增至30vol%时,多孔陶瓷的孔结构由间距为20~30μm、且定向排列的层状结构演变为孔径约为4μm的定向通孔结构。当烧结温度由1200℃升至1500℃时,多孔SiC陶瓷开气孔率由66%下降至64%,抗压缩强度由4.5 MPa升至16 MPa。

多孔SiC陶瓷微孔道内合成Silicalite-2分子筛膜

榉木经高温热解转化为生物碳模板,通过液相渗硅反应工艺制备了保持木材微观结构的多孔SiC陶瓷.在生物形态多孔SiC陶瓷载体上采用原位沉积晶种-二次生长法在其微孔道内壁形成了一层5μm厚的Silicalite-2分子筛膜.利用XRD,SEM和BET对复合材料的相组成、微观结构和比表面积进行了表征,研究了水热晶化温度对原位沉积晶种和二次生长成膜的影响.经原位沉积(120℃,36h)晶种涂层后在载体孔道表面形成了一层球形颗粒堆积的连续晶种层,经170℃,36h的二次生长,晶种不断长大并交织生长形成连续致密单层分子筛膜.在多孔SiC陶瓷微孔道中沿垂直于载体表面方向形成了一层对齐排列的Silicalite-2棒状晶体,颗粒生长主要沿晶体的最长轴[101]方向进行.Silicalite-2/SiC复合孔结构材料的微孔体积为0.013cm3/g,BET比表面积为43.2m2/g,而相应的分子筛负载量为9.5%.

光伏硅线切割固体废料制备多孔SiC陶瓷

以光伏硅线切割固体废料为主要原料,外加胶体石墨粉和碳化硅粉采用固相烧结法制备SiC多孔陶瓷。研究了烧成制度、石墨的加入量等对SiC多孔陶瓷性能的影响。结果表明:采用炭黑埋烧工艺可得到性能较好的多孔SiC陶瓷。在1400℃时,切割回收废料直接炭黑填埋烧制,试样的体积密度为1.65g/cm3,吸水率为26.92%,显气孔率43.96%;在1600℃时,当配方中加入石墨,使得Si和C的摩尔比为1∶6时,试样的吸水率为15.65%,体积密度为1.84g/cm3,显气孔率为38.25%。

制备工艺对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料准静态压缩性能的影响

利用WDW-E100D型万能试验机和S-4800场发射扫描电镜,研究了不同工艺制备的多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩性能和断口形貌特征.结果表明:制备工艺决定多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩强度,当工艺参数非晶合金浇注温度为860℃,浇注后保温6 min时最佳.多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的准静态压缩断裂为脆性断裂.断口形貌特征主要包括多孔SiC陶瓷产生解理台阶,Zr基非晶合金产生尖脊状、细脉状等不同形态的脉状花样.

气相SiO反应渗透制备生物形态SiC多孔陶瓷

以毛竹为原材料,碳化后制得竹炭为模板,采用气相SiO反应渗透法制备了生物形态SiC多孔陶瓷.利用XRD、SEM和万能力学试验机等测试手段对生物形态SiC多孔陶瓷的物相组成、微观形貌及力学性能进行了分析,探讨了气相SiO渗透制备生物形态SiC多孔陶瓷的形成过程.结果表明:SiC多孔陶瓷由主晶相-βSiC和少量未反应的C组成,其微观结构遗传了竹材的孔隙结构特征.随着反应温度的升高,SiC的转化率提高,SiC多孔陶瓷的抗弯强度降低.在SiC的形成过程中,气相SiO通过SiC层的扩散是其生长的控制步骤.

多孔SiC陶瓷的两种制备方法

采用两种不同方法制备多孔SiC陶瓷 ,讨论了其显微组织对性能的影响 ,探索制造多孔SiC陶瓷的新方法。经过研究得出 ,由天然木材制得的多孔SiC陶瓷的气孔形状规则 ,分布均匀 ,气孔率高 ,达 40 %以上 。

SiC多孔陶瓷预成形坯的制备

本文采用真空烧结方法制备SiC多孔陶瓷预成形坯,研究了不同助烧结剂Al2O3-Y2O3、Si、Co和高岭土以及造孔剂羧甲基纤维素(CMC)含量对SiC多孔陶瓷预成形坯气孔率和形貌的影响。结果表明,多元助烧剂Al2O3-Y2O3有利于降低烧结温度和形成液相烧结,并有利于提高SiC多孔陶瓷的孔结构稳定性;羧甲基纤维素含量对烧结预成形坯气孔率和体积密度的影响较大,随着造孔剂CMC含量的增加,SiC多孔陶瓷的气孔率也相应地增加,其体积密度相应减少。

不同助烧结剂及造孔剂对SiC多孔陶瓷的影响

采用真空烧结方法制备了SiC多孔陶瓷,研究了不同助烧结剂Al2O3-Y2O3、Si以及不同造孔剂丙烯酰胺聚合物、羧甲基纤维素(CMC)对SiC多孔陶瓷形貌和气孔率的影响。结果表明:与Si相比较,Al2O3-Y2O3更有利于促进SiC的烧结;以Al2O3-Y2O3为助烧结剂的试样比以Si为助烧结剂的试样具有较高的气孔率。

气体静压轴承用多孔SiC陶瓷的制备及静态性能

以α-SiC和β-SiC粉末为原料,羧甲基纤维素为造孔剂,制备了多孔SiC陶瓷.探讨了烧结温度、成型压力和造孔剂含量对SiC陶瓷的气孔率、显气孔率以及弯曲强度的影响,研究了用不同渗透率的多孔SiC陶瓷制备气体静压轴承的承载能力和静态刚度.结果表明:在高温下,β-SiC转变为α-SiC,同时,通过α-SiC的蒸发-凝聚过程实现了SiC陶瓷的烧结,并形成无收缩自结合结构;试样的气孔率和显气孔率随烧结温度和成型压力的增加而略有降低,但弯曲强度却增大;造孔剂含量越高,试样的气孔率和显气孔率越大,弯曲强度越低.添加质量分数为10%的造孔剂,经250MPa冷等静压成型,在2 400℃下制备的试样气孔率和显气孔率分别为28.91%和24.03%,渗透率为7.74×10-13 m2,弯曲强度为63.8MPa.因此,多孔SiC陶瓷的渗透率越低,利用它制备的气体静压轴承的承载能力越低,静态刚度就越高.

纳米铁掺杂先驱体转化SiC多孔陶瓷的电磁吸波性能研究

先驱体转化法中,由于材料的分子具有可设计、成型方便、低温裂解转化为陶瓷的特点,在陶瓷材料的制备中表现出极大的优势。文中运用功率超声将平均粒径30 nm的超细金属铁粉均匀分散到聚碳硅烷中,通过先驱体转化工艺制备了一种多孔介电陶瓷。采用SEM分析了陶瓷的微观形貌,用XRD研究了陶瓷中铁元素的存在状态;表征了陶瓷材料的电磁吸波性能,并考察了纳米铁粉含量对材料电磁性能的影响。

SiC多孔陶瓷制备方法研究进展

碳化硅(SiC)多孔陶瓷作为一种重要的结构材料,具有高熔点、高强度、比表面积大、体积密度小、热膨胀系数小以及良好的化学稳定性等优点,被广泛应用于催化剂载体、气/液过滤装置、生物医学材料、保温材料和耐火材料等领域。SiC多孔陶瓷的微观结构、性能及服役寿命等均受其制备方法的影响,因此综述了近年来国内外在SiC多孔陶瓷制备方法方面的研究进展,总结了物理成孔法(包括颗粒堆积法、冷冻干燥法及3D打印法等)和化学成孔法(包括添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法与生物模板法等)制备SiC多孔陶瓷的优缺点,并对其发展方向和重点进行了展望。