碳化硅（SiC）多孔陶瓷具有高孔隙率、高比表面積、力學性能優(yōu)異等優(yōu)點。在高溫煙氣過濾,凈化工業(yè)廢水等方面具有很好的發(fā)展前景。通常燒結(jié)SiC多孔陶瓷需要很高的燒結(jié)溫度,工藝復雜且成本較高。本文通過使用粘結(jié)性能良好,且具有優(yōu)異高溫穩(wěn)定性的磷酸鹽,有效的降低了燒結(jié)溫度,并采用冷等靜壓成型結(jié)合無壓燒結(jié)技術(shù)制備了高孔隙率、高強度且高溫性能優(yōu)異的SiC多孔陶瓷。首先,選用ZrO₂、SiO₂、Al₂O₃分別與液體磷酸混合并與SiC粉體混合均勻,在1200°C的惰性氣氛中無壓燒結(jié)制備SiC多孔陶瓷,研究了磷酸鹽結(jié)合SiC多孔的燒結(jié)機理以及孔隙結(jié)構(gòu)的控制方法,并探明了不同的磷酸鹽添加量與SiC多孔陶瓷力學性能和熱學性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明:磷酸鹽的添加量均能對SiC多孔陶瓷的孔隙率和強度起到調(diào)節(jié)作用。在三種體系中,SiP₂O₇-SiC體系具有最高的孔隙率,孔隙率變化范圍為43.2⁵2.1%,抗彎強度為9.2³3.5MPa;ZrP<... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

常見的SiC晶體結(jié)構(gòu)

4高溫過濾材料是現(xiàn)階段SiC多孔陶瓷最主要的應用，SiC多孔陶瓷具有化學性質(zhì)穩(wěn)定、熱膨脹系數(shù)低、抗彎強度高、抗熱震性能良好等優(yōu)點，不僅可以用做水質(zhì)溶液的過濾器件，同時對于各種有機溶液、酸堿溶液和油性溶液的分離也具有十分優(yōu)異的效果。SiC多孔陶瓷因其耐高溫、耐腐蝕的特性，在高溫煙氣的過濾領(lǐng)域也具備獨特的優(yōu)勢。對于SiC多孔陶瓷過濾材料，通常需要材料具有較高的開氣孔率，而且尺寸較大的的孔隙有利于流體的運輸以及顆粒物的吸附，同時過濾時的阻力較校大多數(shù)的過濾材料會采用蜂窩狀以及網(wǎng)狀的多孔SiC陶瓷，同時在制備SiC多孔材料的同時，會在原料中加入一定的過濾催化劑載體，有助于顆粒物的吸附，提升過濾的效率。攀子民[16]等制備了孔徑為300μm，孔隙率為40~55%的蜂窩狀多孔SiC材料，這種材料具有較高的孔隙率以及較大的孔徑，將這種材料用于汽車尾氣過濾裝置（如圖1-2所示），不僅透過性能優(yōu)異，而且具有優(yōu)異的電致發(fā)熱性能，當尾氣進入材料時，能夠?qū)崿F(xiàn)CO和CH之間的轉(zhuǎn)換，提高了尾氣的凈化效率，同時材料優(yōu)異的抗熱震性能提升了材料的使用壽命。將SiC多孔陶瓷用于鐵水過濾[17]，經(jīng)過過濾的金屬液體精度得到大幅的提升，提高了金屬的純度和質(zhì)量，減少了金屬的損失。日本一家公司研制出了一種SiC多孔陶瓷，可以在高達1400°C的高溫下使用，因此在金屬的熔融液的過濾中得到了廣泛的應用，對于鋅和銅的過濾，達到了20%的節(jié)能效果[18]。SiC多孔陶瓷作為過濾材料，其過濾效率以及精度都很高，且具有良好的再生機能。由于SiC多孔材料的高比表面積和孔隙率，被過濾物質(zhì)能夠與SiC多孔陶瓷的孔壁充分接觸。在使用一段時間后，對其進行一定處理，便可恢復其過濾能力。圖1-2汽車尾氣過濾裝置Fig.1-2Gasfilteringdeviceofautomobile

6瓷具有良好的生物親和性，還可以用做生物材料在臨床醫(yī)療等方面為人類提供便利。1.2.3碳化硅多孔陶瓷的制備方法SiC多孔陶瓷的制備過程可以分為生坯的成型過程和燒結(jié)過程，然而不同的制備方法其制備時的成孔機理不同。如圖1-3所示，按照成孔機理的不同，將碳化硅多孔陶瓷的制備方法歸為四類[1]：圖1-3碳化硅多孔陶瓷的制備方法：（a）顆粒堆積法；（b）模板法；（c）添加造孔劑法；（d）直接發(fā)泡法Fig.1-3PreparationmethodofSiCporousceramic:(a)particlepackingmethod;(b)templatemethod;(c)poreformingmethod;(d)directfoamingmethod（1）顆粒堆積燒結(jié)法顆粒堆積燒結(jié)法的原理是利用陶瓷顆粒在燒結(jié)過程中會發(fā)生晶粒長大的特征，在SiC顆粒之間形成一定的頸部連接，這種通過顆粒相互堆積產(chǎn)生孔的制備

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3099453