磷酸盐结合SiC多孔陶瓷的制备及性能研究
发布时间：2021-03-25 09:20
碳化硅（SiC）多孔陶瓷具有高孔隙率、高比表面积、力学性能优异等优点。在高温烟气过滤,净化工业废水等方面具有很好的发展前景。通常烧结SiC多孔陶瓷需要很高的烧结温度,工艺复杂且成本较高。本文通过使用粘结性能良好,且具有优异高温稳定性的磷酸盐,有效的降低了烧结温度,并采用冷等静压成型结合无压烧结技术制备了高孔隙率、高强度且高温性能优异的SiC多孔陶瓷。首先,选用ZrO2、SiO2、Al2O3分别与液体磷酸混合并与SiC粉体混合均匀,在1200°C的惰性气氛中无压烧结制备SiC多孔陶瓷,研究了磷酸盐结合SiC多孔的烧结机理以及孔隙结构的控制方法,并探明了不同的磷酸盐添加量与SiC多孔陶瓷力学性能和热学性能之间的关系。结果表明:磷酸盐的添加量均能对SiC多孔陶瓷的孔隙率和强度起到调节作用。在三种体系中,SiP2O7-SiC体系具有最高的孔隙率,孔隙率变化范围为43.252.1%,抗弯强度为9.233.5MPa;ZrP<...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的SiC晶体结构
4高温过滤材料是现阶段SiC多孔陶瓷最主要的应用，SiC多孔陶瓷具有化学性质稳定、热膨胀系数低、抗弯强度高、抗热震性能良好等优点，不仅可以用做水质溶液的过滤器件，同时对于各种有机溶液、酸碱溶液和油性溶液的分离也具有十分优异的效果。SiC多孔陶瓷因其耐高温、耐腐蚀的特性，在高温烟气的过滤领域也具备独特的优势。对于SiC多孔陶瓷过滤材料，通常需要材料具有较高的开气孔率，而且尺寸较大的的孔隙有利于流体的运输以及颗粒物的吸附，同时过滤时的阻力较校大多数的过滤材料会采用蜂窝状以及网状的多孔SiC陶瓷，同时在制备SiC多孔材料的同时，会在原料中加入一定的过滤催化剂载体，有助于颗粒物的吸附，提升过滤的效率。攀子民[16]等制备了孔径为300μm，孔隙率为40~55%的蜂窝状多孔SiC材料，这种材料具有较高的孔隙率以及较大的孔径，将这种材料用于汽车尾气过滤装置（如图1-2所示），不仅透过性能优异，而且具有优异的电致发热性能，当尾气进入材料时，能够实现CO和CH之间的转换，提高了尾气的净化效率，同时材料优异的抗热震性能提升了材料的使用寿命。将SiC多孔陶瓷用于铁水过滤[17]，经过过滤的金属液体精度得到大幅的提升，提高了金属的纯度和质量，减少了金属的损失。日本一家公司研制出了一种SiC多孔陶瓷，可以在高达1400°C的高温下使用，因此在金属的熔融液的过滤中得到了广泛的应用，对于锌和铜的过滤，达到了20%的节能效果[18]。SiC多孔陶瓷作为过滤材料，其过滤效率以及精度都很高，且具有良好的再生机能。由于SiC多孔材料的高比表面积和孔隙率，被过滤物质能够与SiC多孔陶瓷的孔壁充分接触。在使用一段时间后，对其进行一定处理，便可恢复其过滤能力。图1-2汽车尾气过滤装置Fig.1-2Gasfilteringdeviceofautomobile
6瓷具有良好的生物亲和性，还可以用做生物材料在临床医疗等方面为人类提供便利。1.2.3碳化硅多孔陶瓷的制备方法SiC多孔陶瓷的制备过程可以分为生坯的成型过程和烧结过程，然而不同的制备方法其制备时的成孔机理不同。如图1-3所示，按照成孔机理的不同，将碳化硅多孔陶瓷的制备方法归为四类[1]：图1-3碳化硅多孔陶瓷的制备方法：（a）颗粒堆积法；（b）模板法；（c）添加造孔剂法；（d）直接发泡法Fig.1-3PreparationmethodofSiCporousceramic:(a)particlepackingmethod;(b)templatemethod;(c)poreformingmethod;(d)directfoamingmethod（1）颗粒堆积烧结法颗粒堆积烧结法的原理是利用陶瓷颗粒在烧结过程中会发生晶粒长大的特征，在SiC颗粒之间形成一定的颈部连接，这种通过颗粒相互堆积产生孔的制备
【参考文献】：
期刊论文
[1]吸波型SiC陶瓷材料的研究进展[J]. 张亚君,殷小玮,张立同,成来飞. 航空制造技术. 2014(06)
[2]造孔剂对多孔碳化硅陶瓷制备工艺和抗弯强度的影响[J]. 李红伟,王伟,郭亚杰,耿刚强,金海云. 机械工程材料. 2013(01)
[3]聚碳硅烷粘结法低温制备碳化硅多孔陶瓷[J]. 黎阳,张诚,李仕勇. 中国陶瓷. 2012(05)
[4]塔式太阳能发电多孔介质吸热器传热研究[J]. 许昌,刘德有,郑源,吕剑虹. 中国电机工程学报. 2010(20)
[5]发泡工艺制备多孔陶瓷研究进展[J]. 吴丽娜,黄玉东,王志江,刘丽. 中国陶瓷. 2010(03)
[6]高温过滤支撑体用SiC基多孔陶瓷的制备与表征[J]. 李俊峰,林红,李建保,李鑫,庄东填,杨昊. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[7]发泡-淀粉固结法制备多孔碳化硅陶瓷[J]. 杨彬,王玮,徐磊,许国成,杨凤磊. 现代技术陶瓷. 2009(01)
[8]TiC-ZrC-Co-Ni金属陶瓷的抗热震性能[J]. 章晓波,刘宁. 硬质合金. 2009(01)
[9]纳米碳化硅基复相陶瓷的分散和烧结技术研究进展[J]. 宋春军,徐光亮. 材料导报. 2006(S2)
[10]原位反应结合碳化硅多孔陶瓷的制备与性能[J]. 丁书强,曾宇平,江东亮. 无机材料学报. 2006(06)
博士论文
[1]有机泡沫浸渍法（PSD）及发泡凝胶法（FGC）制备SiC基泡沫陶瓷过滤材料的研究[D]. 冀树军.中南大学 2013
硕士论文
[1]碳化硅多孔陶瓷的制备及其性能研究[D]. 杨金茹.牡丹江师范学院 2012
本文编号：3099453
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的SiC晶体结构
4高温过滤材料是现阶段SiC多孔陶瓷最主要的应用，SiC多孔陶瓷具有化学性质稳定、热膨胀系数低、抗弯强度高、抗热震性能良好等优点，不仅可以用做水质溶液的过滤器件，同时对于各种有机溶液、酸碱溶液和油性溶液的分离也具有十分优异的效果。SiC多孔陶瓷因其耐高温、耐腐蚀的特性，在高温烟气的过滤领域也具备独特的优势。对于SiC多孔陶瓷过滤材料，通常需要材料具有较高的开气孔率，而且尺寸较大的的孔隙有利于流体的运输以及颗粒物的吸附，同时过滤时的阻力较校大多数的过滤材料会采用蜂窝状以及网状的多孔SiC陶瓷，同时在制备SiC多孔材料的同时，会在原料中加入一定的过滤催化剂载体，有助于颗粒物的吸附，提升过滤的效率。攀子民[16]等制备了孔径为300μm，孔隙率为40~55%的蜂窝状多孔SiC材料，这种材料具有较高的孔隙率以及较大的孔径，将这种材料用于汽车尾气过滤装置（如图1-2所示），不仅透过性能优异，而且具有优异的电致发热性能，当尾气进入材料时，能够实现CO和CH之间的转换，提高了尾气的净化效率，同时材料优异的抗热震性能提升了材料的使用寿命。将SiC多孔陶瓷用于铁水过滤[17]，经过过滤的金属液体精度得到大幅的提升，提高了金属的纯度和质量，减少了金属的损失。日本一家公司研制出了一种SiC多孔陶瓷，可以在高达1400°C的高温下使用，因此在金属的熔融液的过滤中得到了广泛的应用，对于锌和铜的过滤，达到了20%的节能效果[18]。SiC多孔陶瓷作为过滤材料，其过滤效率以及精度都很高，且具有良好的再生机能。由于SiC多孔材料的高比表面积和孔隙率，被过滤物质能够与SiC多孔陶瓷的孔壁充分接触。在使用一段时间后，对其进行一定处理，便可恢复其过滤能力。图1-2汽车尾气过滤装置Fig.1-2Gasfilteringdeviceofautomobile
6瓷具有良好的生物亲和性，还可以用做生物材料在临床医疗等方面为人类提供便利。1.2.3碳化硅多孔陶瓷的制备方法SiC多孔陶瓷的制备过程可以分为生坯的成型过程和烧结过程，然而不同的制备方法其制备时的成孔机理不同。如图1-3所示，按照成孔机理的不同，将碳化硅多孔陶瓷的制备方法归为四类[1]：图1-3碳化硅多孔陶瓷的制备方法：（a）颗粒堆积法；（b）模板法；（c）添加造孔剂法；（d）直接发泡法Fig.1-3PreparationmethodofSiCporousceramic:(a)particlepackingmethod;(b)templatemethod;(c)poreformingmethod;(d)directfoamingmethod（1）颗粒堆积烧结法颗粒堆积烧结法的原理是利用陶瓷颗粒在烧结过程中会发生晶粒长大的特征，在SiC颗粒之间形成一定的颈部连接，这种通过颗粒相互堆积产生孔的制备
【参考文献】：
期刊论文
[1]吸波型SiC陶瓷材料的研究进展[J]. 张亚君,殷小玮,张立同,成来飞. 航空制造技术. 2014(06)
[2]造孔剂对多孔碳化硅陶瓷制备工艺和抗弯强度的影响[J]. 李红伟,王伟,郭亚杰,耿刚强,金海云. 机械工程材料. 2013(01)
[3]聚碳硅烷粘结法低温制备碳化硅多孔陶瓷[J]. 黎阳,张诚,李仕勇. 中国陶瓷. 2012(05)
[4]塔式太阳能发电多孔介质吸热器传热研究[J]. 许昌,刘德有,郑源,吕剑虹. 中国电机工程学报. 2010(20)
[5]发泡工艺制备多孔陶瓷研究进展[J]. 吴丽娜,黄玉东,王志江,刘丽. 中国陶瓷. 2010(03)
[6]高温过滤支撑体用SiC基多孔陶瓷的制备与表征[J]. 李俊峰,林红,李建保,李鑫,庄东填,杨昊. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[7]发泡-淀粉固结法制备多孔碳化硅陶瓷[J]. 杨彬,王玮,徐磊,许国成,杨凤磊. 现代技术陶瓷. 2009(01)
[8]TiC-ZrC-Co-Ni金属陶瓷的抗热震性能[J]. 章晓波,刘宁. 硬质合金. 2009(01)
[9]纳米碳化硅基复相陶瓷的分散和烧结技术研究进展[J]. 宋春军,徐光亮. 材料导报. 2006(S2)
[10]原位反应结合碳化硅多孔陶瓷的制备与性能[J]. 丁书强,曾宇平,江东亮. 无机材料学报. 2006(06)
博士论文
[1]有机泡沫浸渍法（PSD）及发泡凝胶法（FGC）制备SiC基泡沫陶瓷过滤材料的研究[D]. 冀树军.中南大学 2013
硕士论文
[1]碳化硅多孔陶瓷的制备及其性能研究[D]. 杨金茹.牡丹江师范学院 2012
本文编号：3099453
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