有机泡沫浸渍法制备的SiC泡沫陶瓷的组织与性能研究

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SiC泡沫陶瓷主要应用于高温废气体及金属液过滤器,其热稳定性好、比表面积大、力学性能优异,应用前景广泛。通过添加合适的烧结助剂,可有效降低SiC泡沫陶瓷的烧结温度并改善其力学性能,扩大SiC泡沫陶瓷的应用范围。本论文以聚氨酯泡沫为前驱体,α-SiC为原料,聚乙烯醇为前驱体表面改性剂,羧甲基纤维素及硅溶胶为浆料粘结剂,分别以Al2O3及Al2O3+MgO为烧结助剂,采用有机泡沫浸渍法制备SiC泡沫陶瓷预制块,再利用无压烧结的方法制备SiC泡沫陶瓷。研究了烧结温度、烧结助剂种类及含量对SiC泡沫陶瓷的组织结构和各项性能的影响规律。采用X射线衍射、扫描电子显微镜对SiC泡沫陶瓷进行物相及显微组织结构分析,并采用抗压试验等对SiC泡沫陶瓷的力学性能进行测试。结果表明,以Al2O3为烧结助剂时,Al2O3与SiC泡沫陶瓷表面氧化生成的SiO2反应生成莫来石,可降低烧结温度,提高烧结速率。在1450°C下烧结时,随着烧结助剂含量的增加,SiC泡沫陶瓷材料的气孔率逐渐减小,抗压强度呈先增大后减小的趋势,在烧结助剂含量为20wt%时达到最大。烧结助剂含量为20wt%时,随着烧结温度的升高,试样的气孔率逐渐减弱而抗压强度则是先增加后减弱,在1450°C达到最大值。以Al2O3+MgO为烧结助剂时,材料中除形成莫来石相外,还形成了针状的镁橄榄石相,不但可以降低烧结温度,促进烧结,还可以有效改善材料的力学性能。随着烧结助剂含量的增加,材料的气孔率和抗压强度先增大后减小,在烧结助剂含量为8wt%时最大。当烧结助剂含量为8wt%时,随着烧结温度的提高,材料的气孔率和抗压强度均在1450°C达到最大值。SiC泡沫陶瓷的孔隙率和抗压强度基本可满足使用要求。
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