碳化硅基多孔陶瓷具有耐高温、比表面积高、机械强度高、抗化学腐蚀性强和良好的过滤性能等一系列优异性能,在高温烟尘过滤领域具有广阔的应用前景。本文以SiC微粉为基体材料,广西白泥和Al2O3作为陶瓷添加剂,石墨、活性炭和炭黑作为造孔剂,通过原位反应烧结工艺制备莫来石/碳化硅多孔陶瓷。系统研究了制备工艺、原料初始粒径、莫来石理论含量和造孔剂对莫来石/碳化硅多孔陶瓷显微结构、相组成、气孔率和体积密度以及弯曲强度的影响,得到了以下研究成果:(1)研究了制备工艺对莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响。结果表明烧结温度在1250℃到1450℃的范围内变化时,随着烧结温度的升高,莫来石/碳化硅多孔陶瓷的气孔率先升高后逐渐降低,而体积密度增大,弯曲强度先略有降低后逐渐增大;当烧结温度为1450℃时,样品的气孔率为27.0%、弯曲强度为40.4 MPa。当保温时间从2 h增加为4 h时,样品内形成的液相量增加,使得气孔率逐渐减小,体积密度和弯曲强度逐渐增大,最佳的保温时间为3 h。随着成型压力的增大,样品的气孔率逐渐减小,而体积密度和弯曲强度增加,不同成型压力下,气孔率-弯曲强度的关系符合Rice公式。(2)研究了碳化硅初始粒径对莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响。结果表明随碳化硅初始粒径的增加,样品的气孔率逐渐减小,体积密度增大,弯曲强度降低。当碳化硅初始粒径为6.5μm、烧结温度为1350℃时,样品的气孔率和弯曲强度分别为45.8%和55.4 MPa;当碳化硅初始粒径为75μm、烧结温度为1250℃时,样品的气孔率和弯曲强度分别为27.6%和15.2 MPa。碳化硅初始粒径越小,基体颗粒表面活性越高,样品中原位反应生成的莫来石含量越多。(3)研究了莫来石理论含量对莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响。结果表明当莫来石理论含量为10 wt%、碳化硅初始粒度为75μm时,样品的气孔率和强度分别为28.1%和6.25 MPa;莫来石理论含量为30 wt%、碳化硅初始粒度为13μm时,样品的气孔率和强度分别为31.2%和54.3 MPa。莫来石理论含量越高,引入的氧化铝和广西白泥形成的液相量越多,从而促进了样品的烧结。(4)研究了造孔剂种类及石墨含量对莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响。结果表明加入炭黑的样品气孔率最高,而加入活性炭的样品气孔率最低,弯曲强度刚好相反。炭黑加入25 wt%时,气孔率为52.6%,弯曲强度很低;活性炭加入5 wt%时,气孔率和弯曲强度分别为35.2%和73.7 MPa。以石墨作为造孔剂时,随石墨含量的增加,样品的气孔率逐渐增加,而弯曲强度降低。当石墨含量从0 wt%增加30 wt%时,气孔率由30.6%增加为46.3%,而弯曲强度由26.8 MPa减小为6.5 MPa。不同石墨含量下样品的气孔率-弯曲强度的关系曲线同样满足Rice公式。