碳化硅―氧化铝多孔陶瓷的制备研究

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1、碳化硅一氧化铝多孔陶瓷的制备研究摘要：本文以氧化铝粉（44Mm）为主要原料，碳化硅粉（0.3um）作添加剂，磷酸二氢铝作为粘接剂。在300MPa的压力下将粉料模压成多孔陶瓷胚体，试样屮碳化硅的添加量分别为5%、10%、15%,粘接剂的含量为6%o将试样在600°C>800°C>1000°C三个温度下烧结，保温1h后随炉冷却，测试试样的抗折强度、孔隙率及线收缩率，分析不同烧结温度和碳化硅的添加量对多孔陶瓷的力学性能的影响。实验结果表明：随温度逐渐升高，碳化硅添加量的增多，试样的抗折强度逐渐升高，当温度为1000°C,碳化硅添加量为15%时，试样的抗折强度高达48MPao在三个温度下，试样的线收

2、缩率整体变化不大，添加剂含量为5%,在600°C烧结后,线收缩仅为13%。孔隙率一方面随着温度的升高而下降，另一方面却随添加剂的含量的增加呈上升趋势。关健词：多孔陶瓷；颗粒堆积；抗折强度；孔隙率；线收缩率1引言多孔陶瓷是粉末原料经成形工艺在高温作用下硬化而制成的，是多晶体、多相（以气孔为主相）的聚集体［1］。多孔陶瓷具有耐高温、耐磨损、抗化学腐蚀性能优良、硬度高、比表面面积大、热传导率低等多种优异性能，已广泛应用与各工业部门及近30年迅速发展起来的化工、空间技术、医疗、能源、环保等众多领域，可作为牛物陶瓷及催化剂载体、敏感材料、隔热、吸声、分离、过滤等，多孔陶瓷的使用量日益增大，适用范围在不

3、断扩展，同时随着科学技术的发展也对陶瓷材料提出了更多更新的要求，使得多孔陶瓷的科研日益活跃。氧化铝多孔陶瓷按照英成品的孔径大小可分为宏孔陶瓷、介孔陶瓷和微孔陶瓷三类［2］；还可以根据孔径之间的关系分为开气孔（孔径与外部空气连接）和闭气孔（孔径在基体内部）两类。氧化铝多孔陶瓷以氧化铝为主原料，经一系列的成型工艺后在一定的温度下烧结，试样微观表现为组织内部存在各种微孔，有开口气孔，还有闭气孔。这氧化铝多孔陶瓷具有两种优良性能：（1）氧化铝多孔陶瓷具有较低的热传导率，良好的机械性能，化学稳定性和化学热稳定性、耐腐蚀、耐磨损、抗高温，使其在石油化工，仪表仪器、电子电器方面有大量的应用［3］。（2）由

4、于具有较高的孔隙率，使其对气体和液体介质有良好的过滤性，可大量应用与于污水处理膜的制备材料［4］。多孔陶瓷在化工、节能、环保等领域的应用己带来了巨大的社会效益和经济效益［5］。目前由于工业污水的排放，大量重金属元素、酸碱性液体直接排放不仅污染了生态环境，而且严重影响人体健康，通过合理科学的途径将废液中的有害物质排除但回收有效的成分重新利用已越来越受到人们的重视与关注。由于多孔陶瓷具有过滤效率高、过滤面积大的特点,因此在过滤净化技术中，多孔陶瓷作为一种新型高效过滤器，H益得到了人们的重视［6］。但仍需解决很多实际问题：首先就是如何合理调整孔隙率和抗折强度Z间的关系，怎样选材来降低生产成本，对影

5、响多孔陶瓷的孔径分布、孔径结构的因素进行精确控制。本文对烧结工艺参数（烧结温度）对多孔A1203陶瓷结构组织的影响进行了研究。研究SiC颗粒的含量对多孔A1203陶瓷气孔率的影响。了解烧结试样的气孔率及组织对力学性能的影响。2实验部分2.1实验原料氧化铝，粒度为44um；碳化硅，粒度为0.3um；电熔白刚玉，粒度为325目；磷酸二氢铝。2.2实验仪器电子天平，型号为HZT-A200,美国华志公司；电热鼓风恒温干燥箱，型号为101-4,上海光地仪器有限设备有限公司；试验室箱式炉，型号为SX2-12-16,南京桂林炉业有限公司；电子万能试验机，规格型号：CMT5305,济南恒思盛大仪器有限公司。

6、2.3实验步骤（1）采用模压成型法，把原料倒入碾钵，研磨均匀后在电子天平上称取6g,倒入清理干净的模具。调试好万能试验机，即：最大压力为108KN,运行速度为2mni/mino在万能试验机上干压成型，模压成型坯体间形状为60X6X5.5mm条状，成型后在恒温电阻箱中干燥，温度控制位80°C,干燥6h,使胚体具有一定的强度。（2）干燥后的试样在常压下进行烧结。本实验主要探究低温制备多孔陶瓷，烧结温度定在600°C、800°C>1000°C三个点。在每个温度点保温1h后随炉冷却，探究最适宜的S1C-A1203多孔陶瓷的烧结温度。（3）气孔率和体积密度测定。烧结后的试样每组依次取出一条，并进行编号

7、，进行称量，记为G1,精确度O.Olgo将试样放在煮沸器皿上,加入蒸憾水使试样完全被淹没，加热至沸腾后继续煮沸2h,然后冷却至室温。煮沸时器皿和试样间应垫干净纱布，以防止煮沸时试样碰撞掉角。把上述饱和试样放入铁丝网篮，悬挂在带溢流管的注满蒸憾水的容器中，称量饱和试样在水中的重量，记为G3,精确至0.01go从中取出饱和试样，用饱含水的多层纱布，将试样表面过剩水分轻轻擦掉（注意不应吸出试样孔隙中的水），迅速称量