莫来石结合碳化硅多孔陶瓷的制备

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碳化硅多孔陶瓷由于具有高孔隙率、高比表面积、耐高温、耐酸碱性能好、化学性质稳定、机械强度高的优点,可以被应用于污水方面的处理,净化工业废水和生活污水,有效地保护了水资源环境。现今市面上的碳化硅多孔陶瓷主要采用重结晶方法制备,该工艺烧结温度太高。由于莫来石和碳化硅具有很好的化学兼容性,可以采用莫来石作为陶瓷粘结剂制备碳化硅多孔陶瓷,能够有地效降低烧结温度。本论文以SiC为陶瓷主骨料,Al2O3和SiO2高温烧结生成的莫来石作为陶瓷粘结剂,Y2O3作为助烧剂,采用添加造孔剂法,分别利用粉末压制工艺和挤出成型工艺于1450℃下2h制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷,探讨了不同的烧结气氛、莫来石的含量、造孔剂的种类及含量、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和水分的含量对多孔陶瓷的抗折强度、孔隙率、孔径大小及气流量分布的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了多孔陶瓷的物相组成及断面微观形貌。通过系统的研究,本论文得出以下主要研究成果:(1)烧结气氛的研究分别在空气气氛、真空气氛、氮气气氛和埋炭气氛四种烧结气氛下制备多孔陶瓷,通过对比研究表明:当采用埋炭气氛烧结时,样品的机械强度高,耐酸碱性能好,此时样品的综合性能最佳。(2)采用粉末压制工艺制备多孔陶瓷的研究采用埋炭气氛,利用粉末压制工艺,通过加入不同含量的莫来石,不同种类和含量的造孔剂制备多孔陶瓷,对比研究表明:当莫来石的含量为15%,选用10%的炭黑作为造孔剂时,多孔陶瓷的抗折强度为15MPa,孔隙率43%,碳化硅颗粒与颗粒之间接触紧密,孔径集中分布在11.5μm之间,气流量集中分布在11.5μm之间,在11.5μm之间的分布较少,此时样品的综合性能最佳。(3)采用挤出成型工艺制备多孔陶瓷的研究采用埋炭气氛,利用挤出过程工艺,在含量为15%的莫来石和10%的炭黑的基础上,通过加入不同含量的HPMC和水分制备多孔陶瓷,对比研究表明:当HPMC的含量为7%,含水量为25%时,多孔陶瓷的抗折强度为43.6MPa,孔隙率为42.6%,颗粒与颗粒之间接触紧密,孔径集中分布在11.5μm之间,气流量主要分布在11.5μm之间,在14μm之间的分布较少,此时多孔陶瓷的综合性能最佳。
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