过滤用莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的制备及性能研究

发布时间：2017-08-08 17:29

  本文关键词：过滤用莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的制备及性能研究

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【摘要】：碳化硅多孔陶瓷是一种具有高温强度好、抗热震性强、导热性好且耐腐蚀的新型功能材料,在冶金、化工、能源和环保等领域具有广阔的应用前景。莫来石是Al2O3-SiO2系中唯一稳定的化合物,在碳化硅材料中加入莫来石不仅能够改善材料的抗热震性能,而且还能有效的使多孔陶瓷的抗氧化性和强度得以提高。 本实验以碳化硅、氢氧化铝、纳米氧化铝、硅藻土等为主要原料,制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷,系统研究了添加V2O5、Y2O3、硅藻土等对多孔陶瓷气孔率、抗弯强度等性能以及物相和微观结构的影响。试验中通过阿基米德排水法测得样品的气孔率,三点弯曲试验测试得到样品的抗弯强度,X射线衍射仪(XRD)分析样品的物相组成,扫描电子显微镜(SEM)表征了断面显微结构。通过系统的研究,本论文取得如下主要研究结果： (1)系统地研究了掺杂V2O5对所制备的莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的影响。实验得出：掺杂V2O5时,能够促进向莫来石相变,并有效降低莫来石化温度。当掺杂4wt%的V2O5,能够得到抗弯强度为30.11Mpa,开口气孔率为42.1%的碳化硅多孔陶瓷。 (2)系统地研究了掺杂Y2O3对所制备的莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的影响。实验得出：Y2O3能够与氧化铝和由碳化硅氧化生成的二氧化硅反应,生成低粘性的Y-Al-Si-O玻璃相,促进碳化硅的氧化和莫来石的生成,提高多孔陶瓷的强度,但是如果Y203含量过高反而会使多孔陶瓷的强度降低。 (3)研究了以硅藻土作为主要硅源制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷。当添加硅藻土适量的硅藻土时,能够有效地提高碳化硅多孔陶瓷样品的力学性能。 (4)探讨了造孔剂含量对莫来石结合碳化硅多孔陶瓷材料强度和气孔率的影响。实验得出随着造孔剂含量的增加,样品弯曲强度不断减小,而气孔率的变化则刚好相反。
【关键词】：碳化硅 莫来石 气孔率 抗弯强度 V_2O_5 Y_2O_3 硅藻土
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 多孔陶瓷的研究现状及发展趋势9-14
• 1.1.1 多孔陶瓷的发展历史9
• 1.1.2 多孔陶瓷的分类9-10
• 1.1.3 多孔陶瓷的应用10-11
• 1.1.4 多孔陶瓷的过滤机理11-13
• 1.1.5 多孔陶瓷研究中存在的问题13-14
• 1.2 碳化娃在多孔陶瓷领域的应用与发展14-15
• 1.2.1 碳化硅结构特性14-15
• 1.2.2 碳化硅多孔陶瓷研究概况15
• 1.3 课题研究背景及意义15-16
• 1.4 课题主要研究内容16
• 1.5 课题创新点16-18
• 2 掺杂V_2O_5对制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的影响18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 碳化硅多孔陶瓷的制备18-19
• 2.2.1 实验材料18
• 2.2.2 仪器设备18-19
• 2.3 样品制备19-20
• 2.4 性能表征20-23
• 2.5 结果分析23-31
• 2.5.1 热分析23-24
• 2.5.2 物相组成分析24-26
• 2.5.3 微观结构表征26-28
• 2.5.4 气孔率和抗弯强度分析28-30
• 2.5.5 孔径分布30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 掺杂Y_2O_3对制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的影响32-39
• 3.1 引言32
• 3.2 碳化硅多孔陶瓷的制备32-33
• 3.2.1 实验材料32
• 3.2.2 仪器设备32
• 3.2.3 样品制备32-33
• 3.3 结果与分析33-37
• 3.3.1 物相组成分析33-35
• 3.3.2 微观结构表征35-36
• 3.2.3 氧化分析36
• 3.3.4 气孔率和强度分析36-37
• 3.4 本章小结37-39
• 4 以硅藻土为主要硅源制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷39-47
• 4.1 引言39-40
• 4.2 碳化硅多孔陶瓷的制备40-41
• 4.2.1 实验材料40-41
• 4.2.2 仪器设备41
• 4.2.3 样品制备41
• 4.3 结果与分析41-45
• 4.3.1 热分析41-42
• 4.3.2 物相组成分析42-43
• 4.3.3 显微结构表征43-44
• 4.3.4 气孔率和强度关系44-45
• 4.3.5 造孔剂含量对样品的的气孔率和抗弯强度的影响45
• 4.4 本章小结45-47
• 5 结论和展望47-49
• 5.1 结论47-48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-54
• 附录54-55
• 致谢55

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