碳化硅多孔陶瓷制备技术的研究进展

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1、碳化硅多孔陶瓷制备技术的研究进展碳化硅多孔陶瓷制备技术的研究进展/段力群等?201?碳化硅多孔陶瓷制备技术的研究进展段力群,马青松(国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室,长沙410073)摘要制备技术是获得高性能碳化硅多孔陶瓷的关键.综述了碳化硅合成方法和成孔方法对碳化硅多孔陶瓷一些主要的制备技术,主要包括烧成/烧结法,原位氧化反应结合法,反应烧结法,碳热还原法,先驱体转化法,化学气相渗透法等.介绍了各种方法的工艺过程,分析了优缺点,指出了今后发展的方向.关键词制备技术多孔陶瓷碳化硅ProgressintheFabricationTechniquesofPorousSi

2、liconCarbideCeramicsDUANLiqun.MAQingsong(KeyLaboratoryofAdvancedCeramicFibers&Composites,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073)AbstractFabricationrouteisakeytoobtainhighperformanceporousSiCceramics.ThefabricationtechniquesofporousSiCceramicsbasedonthesynthesisofSiCandtheformati

3、onofporesaresummarized,includingcalcinations/sintering,in-situoxidationreactionbonding,reactivesintering,carbothermalreduction,precursorpyrolysis,chemicalvaporinfiltration,etc.Theprocessingprocedureandadvantages/disadvantagesofeachtechniqueareintroduced.Atlast,thefutureresearchdirectioniSpointedo

4、ut.Keywordsfabricationtechniques,porousceramics,siliconcarbide0引言碳化硅(SIC)多孔陶瓷具有耐高温,耐腐蚀,抗氧化,力学性能高等优点,在催化剂载体,吸附/分离/渗透,复合材料增强骨架,隔热,多孔反应器等领域具有广阔的应用前景.除了SiC本体性质外,孔隙率,孔径大小及分布,孔的形状和分布状态在很大程度上决定了SiC多孔陶瓷的性能和应用.因此,开发相应的制备技术,获得所需孔结构,是制备高性能SiC多孔陶瓷的关键.SiC多孔陶瓷的制备涉及SiC合成和孔形成2个方面,本文结合SiC合成方法和成孔方法对其制备技术进行了综述.1烧成/

5、烧结法以SiC粉末为主要原料,通过低温烧成或高温烧结合成SiC,通过颗粒堆积,模板,造孔剂等成孔方法获得多孔结构.除了成孔方法外,SiC粉末粒径,温度,时间,烧结助剂等也是影响孔隙结构的重要因素.SiC粉末经压制成型后,在惰性气氛中于1400℃烧成得到SiC多孔陶瓷.与常用的Al03多孔陶瓷相比,该多孔陶瓷的催化活性与选择性更高,能大大减少催化剂活性组分的用量,从而降低生产成本.但由于烧成温度低,SiC颗粒间没有形成有效连接,因此强度较小.针对这一问题,可选择聚碳硅烷作为粘结剂,利用聚碳硅烷裂解得到的SiC连接SiC粉末,从而获得较高强度的SiC多孔陶瓷[1*武器装备预研基金(9140C

6、8203040904)段力群:1985年生,硕士生,主要从事多孔陶瓷研究目前,通过固相烧结制备的SiC多孔陶瓷主要用作特殊功能材料.例如,高纯SiC粉末经固相烧结后可获得纳米多孔结构和光致发光效应的多孔陶瓷.为解决SiC多孔陶瓷中孔道堵塞的问题,樊子民等l_2]在SiC粉中加入适量其它材料,通过颗粒堆积成孔,在2230℃固相烧结制备出具有导电加热功能的SiC多孔陶瓷.在一定电压下,该多孔陶瓷在几分钟内升至600℃以上,能有效分解滞留在多孔材料上的废气,有机物质及低熔点无机物,使多孔体处于持续"再生"状态.最近,针对生产H.需要的耐高温水汽腐蚀多孔材料以及氧化物的不足,M.Fukushim

7、a等]以0.3m的高纯SiC粉末为原料,在Ar中经固相烧结得到SiC多孔陶瓷.该陶瓷在600~C水汽中腐蚀后能保持亚微米孔结构,形貌没有明显变化,可以用于H生产的薄膜反应器.若在原料中添加纳米SiC粉末,可显着提高其强度].在液相烧结制备SiC多孔陶瓷中,A1.Oa-Y.Oa是常用的烧结助剂],除了可以降低烧结温度外,还有利于提高孔结构的稳定性.以长石,石英,粘土,氧化铝等组成的低共熔混合物也是经常使用的烧结助剂.这方面的研究主要集