本文關(guān)鍵詞：稻殼氮化硅基多孔陶瓷的低溫制備及性能研究

  更多相關(guān)文章： 稻殼 低溫 氮化硅基多孔陶瓷 碳熱還原氮化法

【摘要】：本課題采用低成本農(nóng)業(yè)廢棄物—稻殼為初始原料,經(jīng)過預(yù)處理后得到碳化稻殼,作為碳熱還原氮化—常壓燒結(jié)低溫制備Si3N4多孔陶瓷、Sialon多孔陶瓷及Si2N2O多孔陶瓷的硅源、碳源及成孔劑。研究了碳化過程對稻殼性能的影響,同時研究了燒結(jié)溫度、碳硅比、氧化鋁摻量、稻殼摻量對氮化硅基多孔陶瓷性能的影響,采用Archimedes法、三點彎曲法測量了燒結(jié)試樣顯氣孔率、密度及抗彎強(qiáng)度。通過XRD測定了燒結(jié)試樣的物相組成,并用SEM觀察其顯微形貌。本實驗選用的稻殼初始碳硅比為7.32,經(jīng)預(yù)處理后得到碳硅比為0.4-0.9的碳化稻殼。研究碳化稻殼C/SiO2對多孔陶瓷性能的影響。當(dāng)選用碳化稻殼C/SiO2為0.7,在1450-1500℃下制備出的多孔陶瓷的物相組成為α-Si3N4和β-Si3N4,當(dāng)燒結(jié)溫度為1550℃,燒成試樣主物相為β-Si3N4,比文獻(xiàn)記載低約200℃,其顯氣孔率為38.48%,抗彎強(qiáng)度為83.40 MPa,從顯微結(jié)構(gòu)中可以看出陶瓷中孔隙分布均勻,孔徑約為2 μm, β-Si3N4呈團(tuán)簇狀生長,長徑比約為6-8。為進(jìn)一步研究燒結(jié)助劑對氮化硅基多孔陶瓷性能影響,以C/SiO2為0.7的碳化稻殼和α-Si3N4為主要原料,研究A12O3摻量對稻殼低溫制備氮化硅基多孔陶瓷性能的影響。結(jié)果表明：1450-1550℃下隨A1203摻量增加,燒成陶瓷的顯氣孔率減小,抗彎強(qiáng)度增大,抗氧化性能提高。A1203摻量為6%-9%時,在1500℃完成α→β的相變過程,溫度提高到1550℃,試樣的主物相為β-Sialon, Al2O3摻量為6%時,顯氣孔率為35.98%,抗彎強(qiáng)度為103.75 MPa,抗氧化性能較好。以C/SiO2為0.3碳化稻殼為原料,添加5%氮化硅晶種,在1300℃氮氣氣氛下合成氧氮化硅粉體,粉體中位徑D50為3.50μm。以C/SiO2為0.3的碳化稻殼和氮化硅為主要原料,在1450℃到1500℃下一步制備氧氮化硅多孔陶瓷,研究碳化稻殼摻量對氧氮化硅多孔陶瓷性能的影響。研究表明：隨著稻殼摻量的增加,燒成試樣的線收縮率、質(zhì)量損失、顯氣孔率增大,抗彎強(qiáng)度降低。燒結(jié)溫度為1500℃,稻殼含量為80%時燒成陶瓷的主物相為Si2N2O,顯氣孔率為35.98%、抗彎強(qiáng)度為67.31 MPa。
【關(guān)鍵詞】：稻殼 低溫 氮化硅基多孔陶瓷 碳熱還原氮化法
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-26
• 1.1 氮化硅基多孔陶瓷的研究現(xiàn)狀12-19
• 1.1.1 氮化硅的晶型與結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.2 氮化硅粉體的合成13-16
• 1.1.3 氮化硅基多孔陶瓷的制備方法及其研究進(jìn)展16-18
• 1.1.4 氮化硅基多孔陶瓷的應(yīng)用18-19
• 1.2 稻殼的特性及其在材料行業(yè)的應(yīng)用19-22
• 1.2.1 稻殼的特性19-20
• 1.2.2 稻殼在材料行業(yè)的應(yīng)用20-22
• 1.3 稻殼合成氮化硅的研究22-23
• 1.4 本課題的創(chuàng)新之處23-24
• 1.5 本課題的研究目的及主要內(nèi)容24-26
• 2 實驗方案26-36
• 2.1 實驗原材料26-29
• 2.2 實驗儀器及設(shè)備29-30
• 2.3 實驗流程30-36
• 2.3.1 碳化稻殼的制備30-32
• 2.3.2 氮化硅基多孔陶瓷的制備過程32-33
• 2.3.3 多孔陶瓷性能測試33-36
• 3 碳硅比對稻殼低溫制備氮化硅多孔陶瓷性能的影響36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 碳化對稻殼性能的影響36-38
• 3.3 C/SiO_2對多孔陶瓷性能的影響38-48
• 3.3.1 C/SiO_2對多孔陶瓷相組成的影響39-42
• 3.3.2 C/SiO_2對多孔陶瓷質(zhì)量損失的影響42-43
• 3.3.3 C/SiO_2對多孔陶瓷線收縮率的影響43-44
• 3.3.4 C/SiO_2對多孔陶瓷顯氣孔率、體積密度的影響44-45
• 3.3.5 C/SiO_2對多孔陶瓷力學(xué)性能的影響45-46
• 3.3.6 氮化硅多孔陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 4 Al_2O_3摻量對稻殼制備氮化硅基多孔陶瓷的影響50-60
• 4.1 引言50
• 4.2 結(jié)果與討論50-59
• 4.2.1 Al_2O_3對氮化硅基多孔陶瓷相組成的影響50-54
• 4.2.2 Al_2O_3摻量對氮化硅基多孔陶瓷線收縮率和顯氣孔率的影響54-55
• 4.2.3 Al_2O_3摻量對氮化硅基多孔陶瓷力學(xué)性能的影響55-56
• 4.2.4 Al_2O_3摻量對氮化硅基多孔陶瓷抗氧化性的影響56-58
• 4.2.5 氮化硅基多孔陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 5 稻殼制備氧氮化硅的研究60-68
• 5.1 引言60
• 5.2 稻殼合成氧氮化硅粉體60-61
• 5.3 稻殼制備氧氮化硅多孔陶瓷61-66
• 5.3.1 稻殼摻量對氧氮化硅多孔陶瓷質(zhì)量損失的影響62-63
• 5.3.2 稻殼摻量對氧氮化硅多孔陶瓷線收縮的影響63
• 5.3.3 稻殼摻量對氧氮化硅多孔陶瓷顯氣孔率的影響63-64
• 5.3.4 稻殼摻量對氧氮化硅多孔陶瓷抗彎強(qiáng)度的影響64-65
• 5.3.5 稻殼摻量對氧氮化硅多孔陶瓷相組成的影響65-66
• 5.3.6 氧氮化硅多孔陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 6 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-78
• 致謝78-80
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果80

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 祝昌軍,蔣俊,高玲,楊海濤;氮化硅陶瓷的制備及進(jìn)展[J];江蘇陶瓷;2001年03期

2 王裕芳,張志成;低成本氮化硅陶瓷[J];佛山陶瓷;2002年03期

3 李賀紅;低成本氮化硅陶瓷[J];國外耐火材料;2002年03期

4 黃永攀,李道火,王銳,黃偉;氮化硅及其微粉的制備[J];山東陶瓷;2003年04期

5 黃永攀,李道火,王銳,黃偉;氮化硅及其微粉的制備[J];佛山陶瓷;2003年10期

6 曹健;叢麗娜;;試論氮化硅的研究及應(yīng)用[J];陶瓷;2008年04期

7 陜紹云;王亞明;賈慶明;楊建鋒;高積強(qiáng);金志浩;;多孔氮化硅陶瓷的研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報;2009年01期

8 劉淑文;;氮化硅晶相組織的顯示與觀察[J];陶瓷;1979年04期

9 ;新型氮化硅陶瓷[J];機(jī)械工人.冷加工;1982年04期

10 符錫仁;氮化硅陶瓷的性能和應(yīng)用趨勢[J];機(jī)械工程材料;1985年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王蓬;楊植崗;吳振寧;王志頭;于燕鵬;黃小峰;;氮化硅中超高氮的檢測[A];第七屆(2009)中國鋼鐵年會論文集（下）[C];2009年

2 楊柳;李建保;楊曉戰(zhàn);;不同熱處理溫度對氮化硅陶瓷性能的影響[A];中國硅酸鹽學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2003年

3 程蔭芊;黃林恒;汪復(fù)興;;氮化硅陶瓷挺柱抗磨性能的研究[A];第五屆全國摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];1992年

4 董英鴿;陳樹江;張偉儒;;加入納米氮化硅對氮化硅陶瓷性能與結(jié)構(gòu)影響[A];中國硅酸鹽學(xué)會陶瓷分會2005學(xué)術(shù)年會論文專輯[C];2005年

5 楊輝;葛曼珍;江仲華;闞紅華;;層狀復(fù)合增韌氮化硅陶瓷[A];94'全國結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、金屬/陶瓷封接學(xué)術(shù)會議論文集[C];1994年

6 駱俊廷;張慶;張凱鋒;;氮化硅陶瓷超塑拉深成形規(guī)律研究[A];2005年全國計算材料、模擬與圖像分析學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

7 高冬云;王炳磊;苗燕;孫曉瑋;;添加稀土氧化物制備多孔氮化硅陶瓷的研究[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2012年

8 呂鑫;寧曉山;徐偉;陳克新;周和平;;放電等離子燒結(jié)氮化硅陶瓷的組織與性能[A];中國硅酸鹽學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2003年

9 王峰;;新穎形貌氮化硅陶瓷材料的合成[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第8分會場摘要集[C];2012年

10 彭萌萌;寧曉山;;氮化硅粉種類對氮化硅陶瓷燒結(jié)及熱擴(kuò)散率等性能的影響[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 馨華;氮化硅基陶瓷材料前景看好[N];廣東建設(shè)報;2000年

2 特約撰稿 張樹云;碳化硅陶瓷的制作與應(yīng)用[N];廣東建設(shè)報;2004年

3 羅�；�;日開發(fā)耐高溫加釕氮化硅陶瓷[N];中國有色金屬報;2003年

4 宋輝;氮化硅基陶瓷材料前景看好[N];中國建設(shè)報;2001年

5 施萌;添加氧化鎂及稀土氧化物的燒結(jié)氮化硅陶瓷[N];中國有色金屬報;2002年

6 楊曉占 劉雅政;自增韌氮化硅及其陶瓷軋輥制備技術(shù)的研究[N];中國有色金屬報;2005年

7 王亞麗;氮化物產(chǎn)業(yè)借大飛機(jī)項目起飛[N];中國化工報;2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 孫銀寶;氮化硅基多孔透波材料制備及其性能表征[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

2 龐學(xué)滿;氮化硅基陶瓷復(fù)合材料凝膠注模成型工藝研究[D];天津大學(xué);2008年

3 吳雪峰;激光加熱輔助切削氮化硅陶瓷技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 劉偉;基于單顆磨粒切削的氮化硅陶瓷精密磨削仿真與實驗研究[D];湖南大學(xué);2014年

5 王百年;納米氮化硅、氮化碳及碳材料的合成方法探索[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張亞光;氋性能氮化硅陶瓷粉體研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 劉官;氮化硅球表面類金剛石膜高溫摩擦學(xué)性能的研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

3 王佳新;氮化硅陶瓷的電火花精加工研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 孫濤;氮化硅陶瓷滾子的化學(xué)機(jī)械復(fù)合拋光技術(shù)研究[D];河南科技大學(xué);2015年

5 原玉;電介質(zhì)材料的介電行為研究[D];電子科技大學(xué);2015年

6 徐穎;蛋白質(zhì)發(fā)泡法制備氮化硅泡沫陶瓷及其導(dǎo)熱性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

7 王雨菲;氮化硅基多孔陶瓷的制備及性能研究[D];青島科技大學(xué);2016年

8 許曉敏;稻殼氮化硅基多孔陶瓷的低溫制備及性能研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

9 葛偉萍;合金元素對氮化硅制備的影響與研究[D];昆明理工大學(xué);2003年

10 張向軍;自蔓燃氮化硅陶瓷的燒結(jié)技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2009年

，

本文編號：724600