粒度形貌可控碳化硅粉体的制备工艺研究

发布时间：2022-02-19 08:03

　　碳化硅（SiC）陶瓷具有优良的力学性能、抗氧化性、耐磨损性、热稳定性、抗热震性和耐化学腐蚀性,而且热膨胀系数小、热导率大。一些特定结构的SiC陶瓷制品如SiC陶瓷膜等为了达到使用要求,往往需要原料的粒度足够小、球形度足够高。因此,制备出实际生产可用的粒度形貌可控的碳化硅粉体尤为重要。为推进SiC陶瓷膜的研究与应用,本研究选题为粒度形貌可控碳化硅粉体的制备工艺研究。本文主要采用碳热还原法来制备SiC粉体,通过控制煅烧温度、保温时间、硅源种类等方法进行了SiC粉体的粒度形貌可控性的研究,旨在了解碳热还原反应的反应机理,掌握控制SiC粉体粒度和形貌的关键性因素,为实际生产SiC陶瓷膜提供粒度可控、球形度高的SiC粉体。主要研究内容如下:（1）煅烧温度及掺杂对SiC粒度形貌的影响以微硅粉和葡萄糖为主要原料,采用卧式真空烧结炉,利用碳热还原法制备SiC。探究了不同煅烧温度对产物物相、粒度、形貌的影响并进一步研究了铌掺杂对SiC形貌的影响。结果表明:在1300℃、1400℃和1500℃下保温2 h,所得到的产物均为3C-SiC,此种晶型的SiC属于β-SiC;随着温度的升高,产物的结晶程度不断增强... 

【文章来源】：武汉工程大学湖北省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 碳化硅概述
        1.1.1 碳化硅的基本结构
        1.1.2 碳化硅的性能
        1.1.3 碳化硅的应用
    1.2 碳化硅的制备方法
        1.2.1 固相法
        1.2.2 液相法
        1.2.3 气相法
    1.3 碳化硅陶瓷膜概述
        1.3.1 碳化硅陶瓷膜结构
        1.3.2 国内外研究现状
    1.4 本文研究的内容和意义
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究意义
第二章 实验部分
    2.1 实验原料及相关参数
        2.1.1 微硅粉
        2.1.2 葡萄糖
        2.1.3 气相白炭黑
        2.1.4 沉淀白炭黑
        2.1.5 其他
    2.2 实验设备
    2.3 实验过程
        2.3.1 以微硅粉为硅源制备碳化硅
        2.3.2 以气相白炭黑为硅源制备碳化硅
        2.3.3 以沉淀白炭黑为硅源制备碳化硅
        2.3.4 溶胶-凝胶法结合碳热还原法制备纳米碳化硅粉
    2.4 性能测试及结构表征
        2.4.1 粒度大小及分布
        2.4.2 X-射线衍射(XRD)
        2.4.3 显微结构(SEM、TEM)
        2.4.4 红外分析(FTIR)
        2.4.5 拉曼分析(Raman)
第三章 以微硅粉为硅源制备碳化硅
    3.1 煅烧温度对碳化硅的影响
        3.1.1 对物相的影响
        3.1.2 对粒度的影响
        3.1.3 对微观形貌的影响
    3.2 保温时间对碳化硅的影响
        3.2.1 对物相的影响
        3.2.2 对粒度的影响
        3.2.3 对微观形貌的影响
        3.2.4 对SiC产率的影响
    3.3 装样方式对碳化硅的影响
        3.3.1 对产物外观的影响
        3.3.2 对物相的影响
        3.3.3 对微观形貌的影响
    3.4 铌掺杂对碳化硅的影响
        3.4.1 对物相的影响
        3.4.2 对微观形貌的影响
    3.5 不同粒度微硅粉制备碳化硅
        3.5.1 氢氟酸腐蚀对微硅粉粒度的影响
        3.5.2 微硅粉粒度对碳化硅粒度的影响
        3.5.3 微硅粉形貌对碳化硅形貌的影响
    3.6 除杂顺序对碳化硅纯度的影响
    3.7 反应机理研究
        3.7.1 晶须生成反应机理
        3.7.2 粉体生成反应机理
    3.8 本章小结
第四章 不同硅源制备碳化硅
    4.1 不同粒径气相白炭黑对碳化硅性能的影响
        4.1.1 对碳化硅物相的影响
        4.1.2 对碳化硅粒度的影响
        4.1.3 对碳化硅微观形貌的影响
    4.2 不同粒径沉淀白炭黑对碳化硅性能的影响
        4.2.1 对碳化硅物相的影响
        4.2.2 对碳化硅粒度的影响
        4.2.3 对碳化硅微观形貌的影响
    4.3 本章小结
第五章 溶胶-凝胶法结合碳热还原法制备碳化硅
    5.1 球形硅溶胶的制备
        5.1.1 水解温度对硅溶胶粒度的影响
        5.1.2 氨水用量对二氧化硅粒度的影响
    5.2 碳化硅的制备
        5.2.1 不同粒度硅溶胶对碳化硅物相的影响
        5.2.2 不同粒度硅溶胶对碳化硅粒度影响
        5.2.3 不同粒度硅溶胶对碳化硅微观形貌的影响
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 论文的创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读硕士期间发表(提交)论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型磨胶辊砂轮制造技术[J]. 边华英,王学涛.  金刚石与磨料磨具工程. 2017(06)
[2]碳化硅的冶金性能及其在钢铁工业中的应用[J]. 池震宇,池炎.  钢铁研究. 2017(03)
[3]以氨水为触媒溶胶-凝胶法制备碳化硅晶须研究[J]. 李心慰,曲殿利,吴锋,徐娜,栾旭.  人工晶体学报. 2016(12)
[4]激光裂解液态聚二甲基硅氧烷制备硅氧碳陶瓷涂层[J]. 薛胤昌,乔玉林,刘军,臧艳,赵海朝.  硅酸盐学报. 2016(10)
[5]前驱体法制备碳化硅/硅氧碳陶瓷复合材料[J]. 徐世帅,张旺玺,梁宝岩.  中国陶瓷. 2016(02)
[6]聚碳硅烷低温制备杉木结构SiC陶瓷[J]. 陈璐,黎阳.  中国陶瓷. 2016(02)
[7]自蔓延高温合成涂层技术的研究现状[J]. 胡亚群,周泽华,王泽华,薛小锋.  粉末冶金工业. 2015(04)
[8]碳化硅陶瓷研究[J]. 刘海林.  中国建材. 2015(06)
[9]高能球磨法制备纳米氧化锡粉体工艺研究[J]. 刘松涛,思芳,王俊勃,曹风,杨敏鸽.  电子元件与材料. 2015(04)
[10]碳化硅陶瓷固相烧结的烧结机理及研究进展[J]. 于宏林,李涵,徐鸿照.  现代技术陶瓷. 2014(03)

博士论文
[1]大尺寸碳化硅结构陶瓷件制备研究[D]. 李县辉.北京科技大学 2015
[2]高性能陶瓷多孔膜制备表征及膜蒸馏海水淡化应用研究[D]. 方宏.中国科学技术大学 2013

硕士论文
[1]碳化硅陶瓷的无压液相烧结及性能研究[D]. 石秀丽.伊犁师范学院 2016
[2]氢化纳米硅薄膜准分子激光诱导晶化的研究[D]. 邓黎杰.上海交通大学 2015
[3]Ti-6Al-4V与SiC超声波钎焊界面形成机理及工艺研究[D]. 高飞.哈尔滨工业大学 2012
[4]电致发热碳化硅多孔陶瓷的制备及其性能研究[D]. 樊子民.西安科技大学 2004



本文编号：3632523