冷冻浇注法制备碳化硅基多孔陶瓷的工艺研究

发布时间：2024-04-25 21:22

　　碳化硅多孔陶瓷具有耐高温、比表面积大、耐磨损以及耐腐蚀等优良性能,其应用遍及环保、能源、化工、生物等多个领域。本文对水基冷冻浇注法制备碳化硅基多孔陶瓷的工艺进行了探究和优化,在模具设计的基础上,探讨了不同冷冻条件对多孔陶瓷结构和性能的影响,通过X射线微型计算机断层扫描的方法研究了单面定向冷冻制备多孔陶瓷沿着温度梯度方向上孔结构的变化,统计了不同位置断层照片的气孔率,结合经过三维重建后多孔陶瓷的微元模型对孔结构及片层之间的连接性进行了分析,研究成果如下:(1)利用金属和聚合物导热系数的差别,设计了可实现均匀和定向冷冻的模具,采用有限元分析对比了不同冷冻条件下模具及内部试样在冷冻过程中的温度分布云图,结合实测冷却曲线计算了试样两端的冷冻速率,不同冷冻条件下,仿真冷却曲线与实测冷却曲线具有较高的一致性,验证了设计模具的可行性和有效性。(2)研究了冷冻速率对碳化硅基多孔陶瓷结构和性能的影响,结果表明,利用碳化硅、氧化铝及广西白泥等原料制备的多孔陶瓷的主晶相是6H-SiC,还有少量α-Al₂O₃、方石英相,并且出现了莫来石的特征衍射峰。慢冷条件下,孔径...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1多孔陶瓷概述Fig.1.1Overviewofporousceramics

西安建筑科技大学硕士学位论文2传导系数和热膨胀系数、高的抗蠕变性和热稳定性[16]，莫来石结合的SiC多孔陶瓷具有更加广泛的应用前景。图1.1多孔陶瓷概述Fig.1.1Overviewofporousceramics多孔陶瓷的典型制备方法除了颗粒堆积法、添加造孔剂法、发泡法、有机....

图1.2冷冻浇注的基本原理示意图

西安建筑科技大学硕士学位论文3孔陶瓷的新型制备工艺。冷冻浇注法制备多孔陶瓷通常分为以下四步（如图1.2）。首先，制备具有良好稳定性且分散均匀的陶瓷料浆。在制备料浆时，一般需加入分散剂并进行球磨以增强分散效果；此外，还需加入黏结剂以提高液相介质升华后多孔陶瓷坯体的强度。其次，料浆倒....

图1.3冷冻浇注法制备多孔陶瓷的成孔及基体颗粒重新分布机理示意图[30](a)液相介质成核,(b)界面的热力学不稳定性,(c)温度梯度引起界面扰动,(d)陶瓷颗粒被排挤,(e)形成孔壁,(f)

西安建筑科技大学硕士学位论文4凸缘进入料浆内部，凸缘尖端处于更高的温度T1，于是尖端生长速率下降，或被图1.3冷冻浇注法制备多孔陶瓷的成孔及基体颗粒重新分布机理示意图[30](a)液相介质成核,(b)界面的热力学不稳定性,(c)温度梯度引起界面扰动,(d)陶瓷颗粒被排挤,(e)形....

图1.4温度梯度对界面稳定性的影响[31](a)正温度梯度,(b)负温度梯度,(c)固液界面附近存在狭小的过冷区

西安建筑科技大学硕士学位论文4凸缘进入料浆内部，凸缘尖端处于更高的温度T1，于是尖端生长速率下降，或被图1.3冷冻浇注法制备多孔陶瓷的成孔及基体颗粒重新分布机理示意图[30](a)液相介质成核,(b)界面的热力学不稳定性,(c)温度梯度引起界面扰动,(d)陶瓷颗粒被排挤,(e)形....

本文编号：3964265