碳化硅多孔陶瓷制备与应用
碳化硅多孔陶瓷气孔率和强度影响因素
碳化硅多孔陶瓷气孔率和强度影响因素李俊峰;林红;李建保【摘要】The influence of ceramic binder contents, SiC particle sizes, and sintering temperatures on the porosity and flexural strength of SiC porous ceramics for high-temperature gas filtration were investigated. The composition of SiC porous ceramics was measured by X-ray diffraction. The porosity of SiC porous ceramics decreased with increasing the ceramic binder contents, and the SiC porous ceramic with a relatively high porosity of 37.5% and flexural strength of 27.63MPa was obtained with ceramic binder content of 15wt%. Both the porosity and flexural strength of SiC porous ceramics increased with SiC particle sizes decreasing from 300μm to 87um, and the porosity increased from 35.5% to 42.4%, while the flexural strength increased from 19.92MPa to 25.18MPa. In addition, the porosity of SiC porous ceramics quickly decreased from 38.7% to 35.4% with sintering temperatures increasing from 1300℃ to 1400℃, but the flexural strength of SiC porous ceramics had only a slight change, mainly standing at about 27MPa. Thus, the sintering temperature of SiC porous ceramics should be selected around the melting point of ceramic binder (1300℃).%研究了陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度对高温气体过滤用碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响.利用X射线衍射测试了多孔陶瓷烧结后的物相组成.陶瓷粘结剂含量的增加使碳化硅多孔陶瓷的气孔率快速下降,在陶瓷粘结剂含量15wt％时,碳化硅多孔陶瓷可具有较高的气孔率(37.5％)和抗弯强度(27.63MPa).随着碳化硅颗粒粒径从300μm减少到87μm,碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度可同时提高,气孔率从35.5％增加到了42.4％,而抗弯强度从19.92MPa增加到了25.18MPa.碳化硅多孔陶瓷的烧结温度从1300℃增加到1400℃ 过程中,其气孔率从38.7％迅速下降到35.4％,而其抗弯强度一直在27MPa左右,没有大幅变化,所以该多孔陶瓷的烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点(1300℃)附近,不宜过高.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2011(026)009【总页数】5页(P944-948)【关键词】碳化硅多孔陶瓷;过滤;抗弯强度;气孔率【作者】李俊峰;林红;李建保【作者单位】清华大学材料科学与工程系,新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 100084;清华大学材料科学与工程系,新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京100084;清华大学材料科学与工程系,新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京100084;海南大学材料与化工学院,海口 570228【正文语种】中文【中图分类】TQ174多孔陶瓷已被广泛应用于高温气体过滤除尘,在众多多孔陶瓷材料中, 碳化硅具有良好的高温稳定性、低的热膨胀系数、高的机械强度, 是一种合适用于高温过滤多孔陶瓷的原料[1-5]. 但由于碳化硅的共价键键能很高, 很难通过无压烧结, 所以经常在碳化硅陶瓷粉料中加入适量、易于低温烧结的陶瓷粘结剂粉料, 与碳化硅粉料颗粒反应粘接在一起[6-11]. 这种采用大粒径固体颗粒堆积并粘接形成的碳化硅多孔陶瓷, 只要使其气孔率足够高(例如大于36%), 颗粒之间的孔隙就会形成良好的连通度,从而提高气体过滤速度. 因而提高多孔陶瓷的气孔率对于获得高气体过滤速度是很重要的.碳化硅多孔陶瓷具有良好的抗弯强度, 可以用作非对称多孔陶瓷过滤管的内层支撑体, 为非对称多孔陶瓷过滤管的外层过滤膜提供一个良好的载体,因此, 碳化硅多孔陶瓷支撑体的抗弯强度的大小直接影响着非对称多孔陶瓷过滤器管的使用寿命, 而使用寿命是其最重要的一个性能指标. 另外, 碳化硅多孔陶瓷用于过滤除尘, 过滤速度也是其一个重要性能指标. 而气孔率是影响碳化硅多孔陶瓷气体过滤速度的主要因素之一, 提高其气孔率也是非常重要的. 但通常情况下, 组分一定的多孔陶瓷的抗弯强度随着其气孔率的降低而会按照自然指数关系迅速增加, 此自然指数的变量为气孔率和一个负的经验常数的乘积, 这个经验常数决定着抗弯强度增加的速度[12]. 这是由于随着气孔率的下降, 多孔陶瓷单位面积断裂面上的断裂点总面积快速增加所致[13-15]. 因此, 如何制备出同时具有高抗弯强度和较高气孔率的多孔陶瓷是一大难题.影响碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的工艺参数主要有陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径以及烧结温度等. 本工作研究了陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径及烧结温度对碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响, 探索二者的变化规律, 并从微观结构角度分析了抗弯强度和气孔率发生变化的原因.1 实验方法1.1 碳化硅多孔陶瓷的制备原料采用工业用SiC粉、高岭土、二氧化硅、长石和羧甲基纤维素. 陶瓷粘结剂由高岭土、长石和二氧化硅组成, 将 65wt%长石、12wt%高岭土和23wt%二氧化硅球磨混合, 球磨介质为无水乙醇,球磨时间为 36h. 球磨后陶瓷粘结剂粉料的平均粒径为5µm. 另外, 用去离子水配制2wt%的羧甲基纤维素水溶液. 把 SiC粉料和羧甲基纤维素溶液按质量比10:1的比例混合均匀, 然后加入适量的陶瓷粘结剂搅拌均匀. 然后将 6%作为造孔剂的石墨(平均粒径为10µm)与前面制备的含有陶瓷粘结剂的 SiC粉料混合均匀. 将此混合好的粉料单向压成φ50mm的圆片. 在空气气氛中烧结, 升温速度为5℃/min,保温时间为 3h, 最后随炉冷却. 总共制备了三组样品, 条件分别如下:1) 所用SiC平均粒径300µm, 陶瓷粘结剂含量分别为 10wt%、15wt%、20wt%和 25wt%, 烧结温度1300℃, 样品编号依次为B10, B15, B20, B25;2) 所用SiC平均粒径分别为87、126、239和300µm, 陶瓷粘结剂含量为20wt%, 烧结温度1300℃,样品编号依次为P87, P126, P239, P300;3) 所用SiC平均粒径239µm, 陶瓷粘结剂含量为20wt%, 烧结温度分别为1300℃、1330℃、1370℃和1400℃, 样品编号依次为 P1300, P1330, P1370, P1400.1.2 测试方法多孔陶瓷的气孔率采用阿基米德排水法测定,使用去离子水作为浸泡介质. 将烧结后的陶瓷圆片切成5条5 mm×6 mm×36 mm的试样条, 测其三点抗弯强度的平均值, 跨距是 30mm, 加载速度0.5mm/min. 用扫描电子显微镜(SEM, 型号SS-550,岛津, 日本)观察试样条抗弯断裂面的形貌. 抗弯强度测试后的多孔陶瓷样品条的物相组成通过 X射线衍射仪(XRD, 型号TTRⅢ, 理学, 日本)测定,该机器的特点是测试过程中样品可以保持水平放置不动.2 结果与讨论图1给出了高温烧结后不同样品的XRD图谱.图 1(a)是碳化硅颗粒粒径为126µm 样品(即图 1(c)中样品 P126)绕其待测平面法线旋转90°前后的XRD图谱, 从图中可以看出, 除了强度很小的SiO2衍射峰外, 其余的衍射峰均为 SiC的衍射峰. 另外,可以看到该样品旋转前后测得的图谱中不同角度的衍射峰的衍射强度差异很大, 部分衍射峰甚至消失.这可能是由于样品中碳化硅颗粒粒径太大导致在X射线扫描过的区域内的碳化硅颗粒数目不够多, 只有一部分 SiC衍射峰被检测出, 并且在样品旋转前后各衍射峰的强度差异很大. 要准确获得全部 SiC衍射峰, 碳化硅样品的粒径需要降到2µm 左右[16],因此本实验条件下只能获得碳化硅的部分衍射峰.图1(b)、(c)和(d)给出不同样品的 XRD图谱. 从图1(a)可知, SiO2衍射峰强度很小, 并且其衍射峰与SiC的衍射峰分布在30°的2θ角两侧. 所以为了更清楚地观察SiO2衍射峰的变化, 在图1(b)、(c)和(d)中将二者的衍射峰分开作图. 从图1(b1~d1)中较高的衍射背底及强度较小的SiO2衍射峰可知, 多孔陶瓷中含有玻璃相和少量SiO2, SiO2可能来自高温下SiC的氧化或所用的原料. 玻璃相主要由陶瓷粘结剂中长石、高岭土和氧化硅在1300~1400℃高温熔融形成. 图 1(b2~d2)显示的衍射峰的强度虽然不同,但它们都是SiC的衍射峰. 由于采用的碳化硅粉是工业用料, 而碳化硅本身又具有多型性, 所以这些衍射峰是 SiC的几种多型体衍射峰的叠合, 主要含有SiC的Moissanite-2H、3H、4H、6H、51R等多型体. 综上可知, 不同条件下制备的多孔陶瓷中,其物相都由大量的SiC、玻璃相以及少量的SiO2构成, 即多孔陶瓷样品中的物相种类是相同的, 因此多孔陶瓷不会因为其含有的物相种类的不同而导致其强度发生变化.图1 高温烧结后不同样品的XRD图谱Fig. 1 XRD patterns of different sample groups sintered at high-temperatures(a) The same sample (P126) before and after rotated 90° around the normal line of the sample measured plane; (b) The group with various ceramic binder contents; (c) The group with various SiC particle sizes; (d) The group sintered at different temperatures图2给出了陶瓷粘结剂含量对碳化硅多孔陶瓷气孔率和抗弯强度的影响, 从图可知, 随着粘结剂含量从10wt%一直到25wt%, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率从 39.3%一直下降到了 33.0%. 而随着陶瓷粘结剂含量从10wt%增加到25wt%, 碳化硅多孔陶瓷抗弯强度从20.02MPa 先增加到27.63MPa, 随着粘结剂含量继续增加到20wt%, 其抗弯强度有所下降(25.6MPa), 随着陶瓷粘结剂含量进一步增加到25wt%, 抗弯强度又快速增加到 32.61MPa. 陶瓷粘结剂含量为 15wt%时, 碳化硅多孔陶瓷同时具有较高的气孔率和抗弯强度.图2 陶瓷粘结剂含量对碳化硅多孔陶瓷气孔率和抗弯强度的影响Fig. 2 Effects of ceramic binder contents on the porosity and flexural strength of SiC porous ceramic上述抗弯强度与气孔率的关系不符合抗弯强度随气孔率下降而按自然指数增加的规律[12]. 这是因为该模型中, 气孔率的减小是通过多孔陶瓷烧结过程中颗粒间通过扩散烧结减小颗粒中心间距离, 并相应地颗粒间颈部粘接点尺寸增大来共同实现的;然而, 陶瓷粘结剂含量的增加虽然也可以使颗粒颈部粘接点尺寸增大, 但颗粒中心间距离会增加. 图 3给出了不同含量陶瓷粘结剂的碳化硅多孔陶瓷的抗弯断口形貌, 从图中可以看出, 随着陶瓷粘结剂含量增加, 陶瓷粘结剂形成的碳化硅颗粒间的颈部粘结点不断增大, 导致多孔陶瓷气孔率下降. 而断裂面上断裂的粘结点的数量和形貌均随着陶瓷粘结剂的增加而发生明显变化. 图2和3的结果表明, 碳化硅多孔陶瓷在制备过程中添加适量的陶瓷粘结剂时可以获得较高的抗弯强度和气孔率.图3 陶瓷粘结剂含量对碳化硅多孔陶瓷断口形貌的影响Fig. 3 Effects of ceramic binder contents on the fracture surface morphologies of SiC porous ceramic(a) 10wt%; (b) 15wt%; (c) 20wt%; (d) 25wt%图4 碳化硅颗粒粒径对碳化硅多孔陶瓷气孔率和抗弯强度的影响Fig. 4 Effects of SiC particle sizes on the porosity and flexural strength of SiC porous ceramic图4给出了碳化硅颗粒粒径对碳化硅多孔陶瓷气孔率和抗弯强度的影响, 如图所示,随着碳化硅颗粒平均粒径从300µm下降到87µm, 碳化硅多孔陶瓷气孔率从35.5%增加到 42.4%, 而其抗弯强度则相应地由19.92MPa增加到25.18MPa. 小粒径碳化硅颗粒具有更大的比表面积, 多孔陶瓷烧结后,会有更多的陶瓷粘结剂附着在碳化硅颗粒表面, 从而减少了其对多孔陶瓷孔隙的堵塞, 因而碳化硅颗粒粒径小的多孔陶瓷的气孔率更高. 在碳化硅颗粒粒径不变时, 随着气孔率的增加, 碳化硅多孔陶瓷的抗弯强度应该下降. 而图 4中的抗弯强度却随着气孔率的增加而增大, 这是由于此时颗粒粒径比气孔率对多孔陶瓷抗弯强度有着更强烈的影响. 含有小粒径碳化硅颗粒的多孔陶瓷中含有更多的陶瓷粘结剂形成的粘接点, 在多孔陶瓷的抗弯断裂过程中会有更多的粘接点断裂, 因而在含有小粒径碳化硅颗粒的多孔陶瓷的抗弯断裂面上, 断裂的粘结点断面的总面积占整个断裂面面积的比例更高(如图 5所示), 所以其抗弯强度更高.图5 碳化硅颗粒粒径对碳化硅多孔陶瓷断口形貌的影响Fig. 5 Effects of SiC particle sizes on the fracture surface morphologies of SiC porous ceramic(a) 87µm; (b) 123µm; (c) 239µm; (d) 300µm图6显示的是烧结温度对碳化硅多孔陶瓷气孔率及抗弯强度的影响. 图中显示, 随着烧结温度从1300℃升至1400℃, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率直接从 38.7%降到35.4%, 然而其抗弯强度在1300~ 1370℃范围内只是略有上升(27.17~27.72MPa), 而随着烧结温度进一步升到1400℃, 其抗弯强度稍有下降(27.72~26.74MPa). 烧结温度从1300℃升高到1330℃, 碳化硅多孔陶瓷的气孔率下降是由于烧结温度的提高使陶瓷粘结剂熔融形成的液相增多, 在陶瓷粘结剂形成的熔体的表面张力作用下多孔陶瓷体积收缩导致多孔陶瓷气孔率下降. 然而, 在1330~1370℃气孔率的快速下降则归因于烧结温度过高导致陶瓷粘结剂形成的熔体的粘度下降, 部分熔体进入碳化硅颗粒构成的孔隙中, 进而导致气孔率迅速下降. 图 7(c)和(d)中白色的块状物就是烧结温度过高后进入多孔陶瓷孔隙的陶瓷粘结剂熔体块.图 7(a)和(b)中这种白色块体很少, 说明陶瓷粘结剂主要粘附在碳化硅颗粒表面且分布较均匀. 根据上述结果可知, 烧结温度对碳化硅多孔陶瓷抗弯强度影响较小, 却会使其气孔率迅速下降, 从而降低其过滤性能, 所以烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点(1300℃)附近, 不宜过高.图6 烧结温度对碳化硅多孔陶瓷气孔率和抗弯强度的影响Fig. 6 Effects of sintering temperatures on the porosity and flexural strength of SiC porous ceramic图7 烧结温度对碳化硅基多孔陶瓷断口形貌的影响Fig. 7 Effects of sintering temperatures on the fracture surface morphologies of SiC porous ceramic(a) 1300℃; (b) 1330℃; (c) 1370℃; (d) 1400℃3 结论研究了陶瓷粘结剂粘接的碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度随陶瓷粘结剂含量、碳化硅颗粒粒径和烧结温度这三个因素变化而变化的规律. XRD结果显示, 烧结后的多孔陶瓷的物相组成均为SiC、玻璃相以及少量 SiO2, 因此不存在物相差异对碳化硅多孔陶瓷抗弯强度和气孔率的影响. 碳化硅多孔陶瓷随着陶瓷粘结剂含量的增加, 可以在较高的气孔率下得到一个抗弯强度的最优值. 减小碳化硅颗粒粒径可以同时提高碳化硅多孔陶瓷的气孔率和抗弯强度. 多孔陶瓷烧结温度应该选在陶瓷粘结剂熔点附近, 提高烧结温度并不能大幅提高碳化硅多孔陶瓷的抗弯强度, 却会使其气孔率迅速下降, 这对其过滤性能不利.参考文献:【相关文献】[1] Alvin M A, Lippert T E, Lane J E. Assessment of porous ceramic materials for hot gas filtration applications. Am. Ceram. Soc. Bull., 1991, 70(9): 1491−1498.[2] Qian J M, Jin Z H, Wang X W. Porous SiC ceramics fabricated by reactive infiltration of gaseous silicon into charcoal. Ceram. Int., 2004, 30(6): 947−951.[3] Chi W, Jiang D, Huang Z, et al. Sintering behavior of porous SiC ceramics. Ceram. Int., 2004, 30(6): 869−874.[4] Alvin M A. Advanced ceramic materials for use in hightemperature particulate removal systems. Ind. Eng. Chem. Res., 1996, 35(10): 3384−3398.[5] Zhu S, Xi H A, Li Q, et al. In situ growth of beta-SiC nanowires in porous SiC ceramics. J. Am. Ceram. Soc., 2005, 88(9): 2619−2621.[6] She J H, Deng Z Y, Daniel-Doni J, et al. 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多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能共3篇
多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能共3篇多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能1多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能随着科学技术的发展和人们对环境保护的重视，传统陶瓷材料的应用范围已经不能满足人们的需求。
多孔碳化硅材料凭借其高度的化学稳定性、热稳定性和机械强度等优良性能，在高级材料领域应用广泛。
本文将介绍多孔碳化硅陶瓷的制备方法以及其在新材料领域的应用。
一、多孔碳化硅陶瓷的制备方法多孔碳化硅陶瓷的制备方法包括两种：一种是传统的陶瓷制备方法，一种是新型的多级微波制备方法。
1. 传统制备方法传统的多孔碳化硅陶瓷制备方法包括高温烧结和化学气相沉积两种。
高温烧结法是将混合了碳化硅粉末和其他添加剂或者硅的混合粉末，在高温下进行烧结得到多孔碳化硅材料。
化学气相沉积法是将氯化硅等硅源及碳源放入炉中进行化学反应，最终得到多孔碳化硅材料。
2. 多级微波制备方法多级微波制备法是指通过微波辐射、干燥和碳化构成，形成多孔碳化硅陶瓷材料。
首先将硅源和碳源均匀混合，然后使用微波辐射干燥，在多个微波腔中进行碳化反应，最终得到多孔碳化硅陶瓷材料。
二、多孔碳化硅陶瓷的性能分析1. 化学稳定性多孔碳化硅材料具有很好的化学稳定性，能够抵御酸、碱等强化学腐蚀，不会被氧化、退化，可长期使用于高温、高压等恶劣环境下。
2. 热稳定性多孔碳化硅材料热稳定性较高，耐热温度高达1500℃以上，不易熔化或瓦解，能够在高温下保持稳定结构和性能。
3. 机械强度多孔碳化硅材料具有很高的机械强度，能够承受很大的压力和载荷，保持长期的强度稳定性。
三、多孔碳化硅陶瓷复合材料的应用多孔碳化硅陶瓷复合材料是指将多孔碳化硅材料与其他材料（如金属、聚合物等）复合，形成性能更为优异的材料。
多孔碳化硅陶瓷复合材料具有多孔材料的高孔隙率和复合材料的高强度、高稳定性等优点，广泛应用于先进制造技术、光伏、半导体等领域。
结论多孔碳化硅陶瓷是一种具有高度化学稳定性、热稳定性和机械强度等优良性能的新型材料，在复合材料中具有广泛的应用前景。
碳化硅陶瓷制作工艺
碳化硅陶瓷制作工艺碳化硅陶瓷是一种新型的陶瓷材料，具有极高的硬度、耐热性和耐腐蚀性，被广泛应用于高温、高压和腐蚀性环境下的工业领域。
碳化硅陶瓷的制作工艺非常关键，下面将介绍碳化硅陶瓷的制作工艺流程和注意事项。
一、原料准备碳化硅陶瓷的主要原料是硅粉和碳粉。
硅粉需要具备一定的粒度和纯度，一般采用颗粒度在1-5微米之间的硅粉。
碳粉通常采用颗粒度为0.5-1微米的石墨粉。
在原料准备过程中，需要对硅粉和碳粉进行筛分和烘干处理，确保原料的均匀性和干燥度。
二、混合和成型将硅粉和碳粉按照一定的比例混合均匀，可以通过干法混合或湿法混合的方式进行。
干法混合一般采用球磨机进行，湿法混合则需要在适当的溶剂中进行。
混合后的粉体需要经过一定的成型工艺，常用的成型方法有压制成型、注塑成型和挤压成型等。
成型后的碳化硅陶瓷坯体需要进行烘干处理，去除水分和溶剂。
三、烧结和热处理烧结是碳化硅陶瓷制作中的关键步骤，烧结温度和时间的选择对于陶瓷材料的性能和微观结构有着重要影响。
一般情况下，采用高温烧结的方式，烧结温度一般在1800-2200摄氏度之间。
烧结过程中需要注意控制温度升降速率和保持时间，以避免过烧或不完全烧结。
烧结后的陶瓷坯体需要进行热处理，以提高其硬度和耐热性能。
四、加工和修整烧结后的碳化硅陶瓷坯体需要进行加工和修整，以获得所需的形状和尺寸。
常用的加工方法包括机械加工、电火花加工和激光加工等。
加工过程中需要注意避免过度加工和损坏陶瓷材料的表面质量。
修整是指对陶瓷材料进行表面处理，去除表面的瑕疵和不均匀性，以提高其外观和质量。
五、性能测试和质量控制制作完成的碳化硅陶瓷需要进行性能测试和质量控制。
常用的测试方法包括硬度测试、抗压强度测试、热膨胀系数测试和化学稳定性测试等。
通过这些测试可以评估碳化硅陶瓷的性能和质量是否符合要求。
同时，还需要进行质量控制，包括对原料、工艺和产品的各个环节进行监控和管理，确保产品的一致性和稳定性。
碳化硅陶瓷的制作工艺包括原料准备、混合和成型、烧结和热处理、加工和修整、性能测试和质量控制等多个环节。
SiC多孔陶瓷的研究进展
SiC 多孔陶瓷的研究进展章林3 曲选辉 段柏华 何新波(北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083)摘 要: SiC 多孔陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、抗热震等优点,在冶金、化工、环保和能源等领域有广阔的应用前景。
本文综合评述了SiC 多孔陶瓷的制备技术及其性能;详细阐述了各种制备方法的原理、主要的影响因素和存在的问题;介绍了三个评估多孔陶瓷性能的模型;最后指出了SiC 多孔陶瓷的发展方向和应用前景。
关键词:碳化硅;多孔陶瓷;制备技术;模型Progress in research on porous silicon carbideZhang Lin ,Q u X u anhui ,Du an Bohu a ,H e Xinbo(School of Materials Science and Engineering ,University of Science and T echnology Beijing ,Beijing 100083,China )Abstract :Porous SiC ceramic has numerous applications such as catalyst supports ,hot -gas or molten -metal filters because of its good thermal -shock resistance ,excellent mechanical and chemical stability at elevated temperature 1The synthesis methods and their properties were introduced 1The principle of the fabrication process ,important factors and the main problems were investigated in detail 1Three kinds of models were introduced to predict the properties of the porous ceramic 1At last ,the research interests in the future were discussed 1K ey w ords :silicon carbide ;porous ceramic ;fabrication ;modelling3章林(1980-),男,博士研究生。
国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展
国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展一、本文概述碳化硅陶瓷材料，作为一种高性能的无机非金属材料，因其出色的物理和化学性能，如高强度、高硬度、高热稳定性、良好的化学稳定性以及低热膨胀系数等，在航空航天、汽车、能源、电子等多个领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面综述国内外碳化硅陶瓷材料的研究现状、发展趋势和应用领域，以期为相关领域的科研人员和技术人员提供有价值的参考。
本文首先回顾了碳化硅陶瓷材料的发展历程，并分析了其独特的物理和化学性质，以及这些性质如何使其在众多领域中脱颖而出。
随后，文章重点介绍了国内外在碳化硅陶瓷材料制备工艺、性能优化、结构设计等方面的研究进展，包括新型制备技术的开发、复合材料的制备与应用、纳米碳化硅陶瓷的研究等。
文章还讨论了碳化硅陶瓷材料在航空航天、汽车、能源、电子等领域的应用现状及未来发展趋势。
通过本文的综述，我们期望能够为碳化硅陶瓷材料的研究与应用提供更为清晰和全面的视角，推动该领域的技术进步和创新发展。
我们也期待通过分享国内外的研究经验和成果，为国内外科研人员和技术人员搭建一个交流与合作的平台，共同推动碳化硅陶瓷材料的发展和应用。
二、碳化硅陶瓷材料的制备技术碳化硅陶瓷材料的制备技术是决定其性能和应用领域的关键因素。
经过多年的研究和发展，目前碳化硅陶瓷的主要制备技术包括反应烧结法、无压烧结法、热压烧结法、气相沉积法等。
反应烧结法：反应烧结法是一种通过碳和硅粉在高温下反应生成碳化硅的方法。
这种方法工艺简单，成本较低，但制备的碳化硅陶瓷材料致密度和性能相对较低，主要用于制备大尺寸、低成本的碳化硅制品。
无压烧结法：无压烧结法是在常压下，通过高温使碳化硅粉末颗粒之间发生固相反应，实现烧结致密化。
这种方法制备的碳化硅陶瓷材料具有较高的致密度和优良的力学性能，但烧结温度较高，时间较长。
热压烧结法：热压烧结法是在加压和高温条件下，使碳化硅粉末颗粒之间发生固相反应，实现快速烧结致密化。
这种方法制备的碳化硅陶瓷材料具有极高的致密度和优异的力学性能，但设备成本高，生产效率较低。
碳化硅陶瓷膜的制备及其应用进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期碳化硅陶瓷膜的制备及其应用进展李冬燕1，周剑2，江倩2，苗凯3，倪诗莹3，邹栋3（1 南京科技职业学院化学与材料工程学院，江苏 南京 210048；2 南京工业大学化工学院，江苏 南京 211816；3南京工业大学环境科学与工程学院，国家特种分离膜工程技术研究中心，江苏 南京 211816）摘要：碳化硅陶瓷膜具有耐高温、抗热震、耐腐蚀、高通量、使用寿命长等优势，是环境污染治理领域中的关键材料。
如何制备面向应用过程的高性能碳化硅陶瓷膜已经成为目前的研究热点。
本综述介绍了碳化硅陶瓷膜的成膜方法，包括浸渍提拉法、喷涂法、化学气相沉积法及相转化法。
此外，阐明了各方法的成型机理、影响因素及优缺点等，概述了碳化硅膜烧结技术的机理、特点及研究现状，包括重结晶技术、前体转化技术、原位反应烧结技术及新型烧结技术，其中重点描述了共烧技术的实际应用价值及挑战，利于明晰碳化硅陶瓷膜性能与制备工艺的关系。
并阐明了碳化硅陶瓷膜在高温烟气净化、油水分离、气体分离领域中的应用现状及前景，最后对碳化硅陶瓷膜工业化应用潜力作出展望。
关键词：碳化硅陶瓷膜；制备方法；烧结技术；烟气净化；油水分离；气体分离中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）12-6399-10Progress in preparations and applications of silicon carbideceramic membranesLI Dongyan 1，ZHOU Jian 2，JIANG Qian 2，MIAO Kai 3，NI Shiying 3，ZOU Dong 3(1 School of Chemical and Materials Engineering, Nanjing Polytechnic Institute, Nanjing 210048, Jiangsu, China; 2College of Chemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, Jiangsu, China; 3 National Engineering Research Centerfor Special Separation Membranes, School of Environmental Science and Technology, Nanjing Tech University,Nanjing 211816, Jiangsu, China)Abstract: Silicon carbide ceramic membranes have the advantages of high-temperature resistance, thermal shock resistance, corrosion resistance, high flux, long service life and so on, which are key materials in the field of environmental pollution control. How to prepare high-performance silicon carbide ceramic membranes for application-oriented processes has become a current research hot spot. In this review, the forming methods of silicon carbide ceramic membranes are introduced, including dip-coating method, spraying method, chemical vapor deposition method and phase inversion method. In addition, the molding mechanism, influencing factors, advantages and disadvantages of each method are elucidated.The mechanism, characteristics and research status of silicon carbide membranes sintering technology aresummarized, including recrystallization technology, precursor conversion technology, in-situ reaction综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1507收稿日期：2023-08-29；修改稿日期：2023-09-11。
碳化硅陶瓷在化工领域的应用
碳化硅陶瓷在化工领域的应用
碳化硅陶瓷在化工领域具有广泛的应用。
以下是从多个角度对其应用进行全面回答：
1. 耐腐蚀性能，碳化硅陶瓷具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱、盐等多种化学介质的侵蚀。
因此，在化工领域中，碳化硅陶瓷常被用于制造耐腐蚀的反应器、储罐、管道等设备，用于处理酸碱废液、高温高压介质等。
2. 高温稳定性，碳化硅陶瓷具有出色的高温稳定性，能够在高温环境下保持其物理和化学性质的稳定。
因此，它常被应用于高温炉、热交换器、燃烧器、窑炉等化工设备中，用于处理高温反应、热传导、燃烧等过程。
3. 磨损耐用性，碳化硅陶瓷具有优异的磨损耐用性，能够抵抗颗粒物料的冲刷和磨损。
因此，在化工领域中，碳化硅陶瓷常被用作磨料、磨球、磨棒等磨料材料，用于颗粒物料的研磨、研磨和混合等工艺。
4. 绝缘性能，碳化硅陶瓷具有良好的绝缘性能，能够在高电压
和高频率下保持其绝缘特性。
因此，在化工领域中，碳化硅陶瓷常被应用于制造绝缘件、电子元件、电解槽等设备，用于电气绝缘、电解过程等。
5. 导热性能，碳化硅陶瓷具有优异的导热性能，能够快速传导热量。
因此，在化工领域中，碳化硅陶瓷常被应用于制造散热器、换热器、热管等设备，用于热传导和热能转换等过程。
总结起来，碳化硅陶瓷在化工领域的应用非常广泛，涵盖了耐腐蚀、高温稳定、磨损耐用、绝缘和导热等多个方面。
它在化工设备制造、处理化学介质、高温反应、磨料加工、电气绝缘和热传导等方面发挥着重要的作用。
多孔陶瓷材料的应用及发展方向
多孔陶瓷材料的应用及发展方向摘要：介绍新型材料多孔陶瓷的特性和在诸多领域的应用，以及未来多孔陶瓷的发展方向。
关键词：多孔陶瓷；应用；发展方向引言在全球经济发展的浪潮中，环境与资源是人类遇到的两大难题，人们对节省资源、保护环境的要求越来越高。
多孔陶瓷正是适应了这种形势发展需求的新材料，它能够提高效率、节约能源，尤其在环境保护方面发挥着越来越大的作用。
多孔陶瓷在各行各业的应用已经越来越普遍地体现出了这两大方面的意义。
可以预计，多孔陶瓷将成为非常有活力、有发展前途的新的经济增长点。
多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。
多孔陶瓷的种类很多，目前研制及生产的所有陶瓷材料几乎均可以通过适当的工艺制成多孔体。
多孔陶瓷材料一般具有以下特性：化学稳定性好，通过材质的选择和工艺的控制，可制成使用于各种腐蚀环境的多孔陶瓷；具有良好的机械强度和刚度，在气压、液压或其他应力载荷下，多孔陶瓷的孔道形状和尺寸不会发生变化；耐热性好，用耐高温陶瓷制成的多孔陶瓷可过滤熔融钢水和高温气体；具有高度开口、内连的气孔；几何表面积与体积比高；孔道分布较均匀，气孔尺寸可控，在0.05~600µm范围内可以制出所选定孔道尺寸的多孔陶瓷制品。
多孔陶瓷的应用1、金属铸造多孔陶瓷在铸造业中的一个非常重要应用就是用作熔融金属过滤器。
陶瓷过滤器净化金属液的机理除了机械和反应过滤外，更重要的是对金属液起“整流”作用，这种作用使得金属液渣包被破坏，同时延长渣上浮时间，从而达到净化金属液的作用。
自从60年代中期多孔陶瓷过滤器首次用于处理铝合金以来，陶瓷材料的发展及浇铸操作技术的提高已使它们的应用扩大到包括熔模精密铸造、钢铸造工业及工业铸件等方面，即提高它们的机械性能，降低铸件废品率，提高铸件工艺出品率，延长金属切削加工刀具寿命等。
多孔陶瓷过滤器在钢的连铸中的应用使钢水的洁净度和产量得到提高，不仅降低了非金属夹杂物含量，而且有效地减少了水口堵塞。
多孔陶瓷的制备与应用
综述与述评 综述与述评 综述与述评
种由低密度的多孔氮化硅外加 % 层高密度的氮化硅 天线罩材料，其介电常数为 #. / 0 , ，介电损耗小于 而且具有足够的机械强度， 耐雨蚀、 沙蚀性能 ! 1 %- 2 ! ， 良好， 可耐 %3--4 的高温。 此外，多孔陶瓷还可用作防火材料，气体燃烧器 的烧嘴， 高温膜反应器， 混合气体分离器， 柴油机的活 塞， 制造业中的散气隔板， 流态化隔板和电解液隔板， 水质处理，生物制药的超滤提纯，生物发酵器和反应 器以及石油行业的废油纯化和渣油脱沥青等。
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现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷
该工艺制得的多孔陶瓷孔径分布范围极为狭窄，其孔 径大小可通过溶液组成和热处理过程的调节来控制 % ( & ， 但该工艺的缺点是制品形状受到一定的限制。 !" ’ 固态烧结法 该工艺又称骨料堆积法 % , & 。它是在骨料中加入相 同组分的微细颗粒，利用微细颗粒易于烧结的特点， 在一定温度下将骨料 - 大颗粒 . 连接起来。由于每一粒 骨料仅在几个点上与其它颗粒发生连接，因而形成大 量三维贯通孔道。所以， 骨料颗粒越大， 形成的多孔陶 瓷平均孔径就越大；骨料颗粒尺寸分布范围越窄，所 得到的多孔体微孔的分布也越均匀；骨料颗粒尺寸越
热导率低、 介电常数低、 体积密度小、 比表面积高以及 具有独特物理和化学性能的表面结构等优点，加之陶 瓷材料本身特有的耐高温、化学稳定性好、强度高等 特点，给它的应用开拓了广阔的前景。目前其应用主 要集中在以下几方面。 !" # 用作过滤器 主要集中在 # 方面： $ % & 作为高温高压含尘气流 过滤器。在这方面， 多孔陶瓷过滤器与旋风吸尘器、 洗 涤过滤器以及电除尘器相比，其吸尘效率高，使用寿 命长。$ # & 作为熔融金属过滤器。 例如： 在铸造业中， 泡 沫陶瓷过滤器常用于除掉非金属夹杂物。在这方面的 $ ’ & 高温下不与所 应用中， 多孔陶瓷需满足 ! 个条件： 过滤的金属起反应； $ ( & 过滤器要有良好的抗热震性 及足够的强度 相顺利通过。 !" ! 用作催化剂载体 $ % & 用作化工催化剂载体。化 主要集中在 # 方面： 工生产中需要充分利用催化剂，其催化剂载体必须有 很高的几何面积以及耐化学腐蚀性和耐热腐蚀性。而 多孔陶瓷由于其较高的比表面积，独有的耐高温性、 耐腐蚀性正好满足以上要求。常用的有微孔氧化铝陶 $ # & 用作细菌、 瓷和多孔堇青石陶瓷； 微生物载体。例 如：多孔的羟基磷灰石被应用于制造人造齿科材料、 人造骨等。 !" $ 用作建筑材料 由于多孔陶瓷具有轻质、 不易燃、 隔音隔热、 加工 性能及装饰性能好等特点，在建筑行业获得了广泛的 应用。具有闭口气孔的可作为内外墙、地板和天花板 贴面、 冷库的隔热层， 也可用作水上漂浮材料； 具有开 孔的可作为音乐厅、广播室的贴面吸音材料，利用其 粗糙表面还可作为磨具使用 。
碳化硅材料的制备与应用
碳化硅材料的制备与应用碳化硅（SiC）作为一种高性能陶瓷材料，在工业和军事领域中具有广泛应用。
它的制备和应用已经引起了人们的广泛关注和研究。
一、制备1. 前驱体法前驱体法是一种重要的制备碳化硅的方法。
通过化学反应合成SiC前驱体，再将前驱体高温热解制备成SiC材料。
前驱体一般分为有机前驱体和无机前驱体两类。
有机前驱体主要指由含硅有机化合物和碳源化合物通过化学反应制备SiC前驱体的方法。
无机前驱体指的是由含硅无机化合物和化学还原剂合成的含硅混合物，然后通过高温处理得到SiC材料。
前驱体法制备的SiC材料具有高度纯度和卓越的性能。
2. 真空热解法真空热解法也是一种常见的制备SiC材料的方法。
在高温（约2000℃）下，将Si和C材料置于真空环境中，通过热解反应制备出碳化硅材料。
该方法制备出的SiC材料晶体结构完整、热稳定性强、机械性能高、导热性好。
二、应用碳化硅材料在工业和军事领域中广泛应用。
以下是一些典型的应用示例：1. 模具材料碳化硅材料因其高温强度和耐腐蚀性能优异，被广泛应用于模具材料的制备中。
例如，用SiC材料制作的玻璃模具，可以在高温环境下保持形状稳定性，使得玻璃制品具有优良的表面光洁度和精度。
2. 焊接材料碳化硅材料可用于高温下的托盘、炉辊和焊接工段等应用。
例如，用碳化硅陶瓷制成的托盘具有优良的机械性能和耐腐蚀性能，在高温烘干和烧结过程中能够保持长期稳定。
3. 功能陶瓷材料碳化硅材料在电子器件和实验仪器等领域中有广泛的应用。
例如，用SiC材料制作的红外吸收陶瓷，具有良好的热稳定性和强大的红外吸收能力，用于红外探测器、红外传感器等的制备。
4. 涂层材料碳化硅材料因其高硬度、高耐磨性和高温稳定性等物理性质优异，被广泛应用于涂层材料的制备中。
例如，用碳化硅薄膜涂层制作的机械零部件，具有优秀的摩擦学和生物相容性，可以用于人工心脏、骨骼等医学器械的制备。
总之，碳化硅材料的制备和应用已经得到了广泛的研究和应用。
【精品文章】碳化硅陶瓷的制备及应用简介
碳化硅陶瓷的制备及应用简介
21世纪随着科学技术的进步，当今社会生产力的发展集中在信息、能源、材料、生物工程等几个方面。
碳化硅材料由于其化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、密度小、耐磨性能好、硬度大、机械强度高、耐化学腐蚀等特点，在材料领域迅速发展起来。
碳化硅陶瓷起始于20世纪60年代，之前碳化硅主要用于机械磨削材料和耐火材料。
但随着先进陶瓷的发展，人们已经不满足于制备传统碳化硅陶瓷，近几年，各类以碳化硅陶瓷为基的复相陶瓷相继出现，改善了单相材料的各方面性能，使得碳化硅陶瓷得到了更加广泛地应用。
碳化硅陶瓷材料密度低、硬度高、耐高温、热膨胀系数小、耐腐蚀，现普遍用于陶瓷球轴承、阀门、半导体材料、测量仪、航空航天等领域。
1.碳化硅的性质
碳化硅是一种人造材料，分子式为SiC，陨石及地壳上偶然存在碳化硅。
碳化硅分子量为40.07，密度为3.16～3.2g/cm3。
SiC具有α和β两种晶型，当温度低于1600℃时，SiC以β-SiC形式存在，当高于1600℃时，β-SiC转变为α-SiC的形式。
碳化硅以共价键为主，共价键约占88%。
晶格的基本结构是互相穿插的SiC4和CSi4四面体。
由于四面体堆积次序的不同形成不同的结构，至今已发现几百种变体，常见的结构如3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC等，堆积规律如图所示。
图1 常见碳化硅多型体的原子排列图[1]
碳化硅的化学稳定性与其氧化特性有密切关系，碳化硅本身很容易氧化，但它氧化之后形成了一层二氧化硅薄膜，氧化进程逐步被阻碍。
在空。
多孔陶瓷的制备_性能及应用_多孔陶瓷的制造工艺_朱新文
文章编号:1000-2278(2003)01-0040-06多孔陶瓷的制备、性能及应用:(Ⅰ)多孔陶瓷的制造工艺朱新文 江东亮 谭寿洪(中国科学院上海硅酸盐研究所)摘 要多孔陶瓷的制备方法很多,其成孔机理主要有机械挤出、颗粒堆积、成孔剂、发泡、多孔模板、凝结结构成孔。
本文根据成孔机理的不同综述了多孔陶瓷的制备工艺最新研究进展。
关键词:多孔陶瓷,成孔机理,制备工艺,多孔模板中图法分类号:TQ174.6+53.4 文献标识码:BPROCESSING ,PROPERTIES AND APPLICATION OFPOROUS CERAMICS :(Ⅰ)PROCESSING OF POROUS CERAMICSZhu Xinwen Jiang Dongliang Tan Shouhong (Shanghai Institute of Cera mics ,Chinese Academy of Science )AbstractVarious techniques have been developed to produce porous ceramics by means of different mechanisms of pore for mation such as extrusiion ,particle stacking ,pore for mer ,foaming ,porous template and porous gelled structure .The latest progress in the processing techniques of porous cera mics was reviewed by the different mechanism of pore for mation in the present paper .Keywords porous ceramic ,pore formation mechanism ,pr ocessing ,por ous templates1 前 言多孔陶瓷具有低密度、高渗透率、抗腐蚀、良好的隔热性能、耐高温和使用寿命长等优点,是一种新型功能材料。
多孔SiC陶瓷的制备与应用
多孔SiC陶瓷的制备与应用
多孔SiC陶瓷是一种具有特殊结构和优异性能的材料，广泛应用于催化剂载体、过滤器、电介质、热障涂层等领域。
本文将介绍多孔SiC陶瓷的制备方法和应用。
多孔SiC陶瓷的制备方法有多种，常见的包括模板法、泡沫法、聚合物法等。
模板法是最常用的制备方法之一。
它的原理是利用模板材料，如泡沫镍、泡沫钛等，通过化学气相沉积（CVD）或浸渍-烧结法制备多孔SiC陶瓷。
在制备过程中，首先将模板材料浸泡在SiC前驱体溶液中，让其充分浸渍。
然后，利用CVD或烧结技术，将SiC前驱体转化为SiC 陶瓷。
通过高温处理，将模板材料烧蚀掉，留下多孔的SiC陶瓷。
多孔SiC陶瓷具有许多优异的性能，使其在各个领域得到广泛应用。
多孔结构赋予多孔SiC陶瓷较大的比表面积和孔隙度，使其具有良好的吸附性能和催化性能。
多孔SiC陶瓷常用作催化剂的载体，用于吸附废气中的有害物质或催化反应。
多孔SiC陶瓷具有优异的过滤性能，可用作高温气体的过滤器。
在高温环境下，多孔SiC陶瓷能有效过滤掉细颗粒和有害物质，保护设备和环境。
多孔SiC陶瓷还可用作电介质材料。
其高温稳定性和低电介质损耗使其适用于电子设备和高温电容器。
多孔SiC陶瓷还可用作热障涂层材料，能有效抵御高温和氧化介质的侵蚀，用于涡轮发动机等高温环境中。
碳化硅多孔陶瓷制备技术研究进展
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｆＰｏ ｏ ｓＳｉ Ｃｅ ａ ｉｓＰｒ ｐａ ａ ｉｎ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｖ ｌ ｐ ｎｔｏ ｒ ｕ Ｃ ｒ ｍ ｃ ｅ ｒ ｔｏ ｃ ｏ ｏ ｙ
ＺＨＯＵ ａ ｇ ａ ｇ， ＡＮＧ ｉＬＩ Ｈｏ ｇ ｈ ａ ， ｉ Ｘｉｎ ｙ ｎ Ｗ Ｈｕ ， Ｕ ｎ ｚ ｕ ｎ ＬＩ ｅ Ｊ
用领域也具有潜在的应用前景 。碳化硅多孔陶瓷材料的应用 已 遍及冶金 、 化工、 电子 、 能源 、 航空 、 环保 、 物等 多个 领域ｌ 。 生 ＿ ８ ］
寸一定 的条件下 ， 随造孔剂 含量的增加 ， 显气孔 率增 大 ， 而体 积
密度 与抗压 强度则减小 ］ 。
随着对碳化硅多孔陶瓷工业需求的增多及对材料使用 目的
维普资讯
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材料 导报
２０ ０ ７年 ５月 第 ２ 卷 专辑 Ⅷ １
碳化 硅 多孔 陶瓷 制备 技 术研 究进 展
周 向阳 ， 辉 ， 王 刘宏 专 ， 劫 李
（ 中南大学 冶金科学 与工程学 院 ， 长沙 ４０ ８ ） １ ０ ３
杂、 气孔结构各异 的制 品 ， 工艺过程 简单 ， 添加剂少 ， 成本 较低 ； 缺点是难以制取高气孔率制品 ， 气孔分布均匀性较差 ， 对造孔剂
摘 要 分 别 对 碳 化 硅 多孔 陶瓷 的 主 要 制 备 方 法 进 行 了 阐述 ， 析 了这 些制 备 方 法 的主 要 优 缺 点 ， 分 并指 出将 来 的
研 究重点应是 高性 能碳化硅 多孔 陶瓷 的低成本制备技术及其 应用领域 的进 一步拓展 。另外， 各种制备 工艺条件 同碳 化硅 多孔 陶瓷性能之 间的内在联 系研 究也应该进一步深化 。 关键词 碳化硅多孔陶瓷 制备技术 低成本
碳化硅多孔陶瓷的制备研究
碳化硅多孔陶瓷的制备研究材料学院090201班孙钦巍20090533摘要:采用气固相合成的方法制备出比表面积可达260 m2·g-1的多孔SiC颗粒。
对制备温度、时间进行了考察。
将多孔SiC负载Co催化剂用于费托合成反应发现,由于SiC的化学惰性较强,金属与载体间的相互作用较弱,有利于钴氧化物的还原,提高了催化剂活性。
同时SiC热导性好,有利于反应热量的及时移出,可防止催化剂烧结。
CO单程转化率超过60%,表现出良好的催化活性。
制备出的多孔碳化硅通过XRD、SEM、低温氮气吸附、TPR等手段进行了表征。
关键词:高比表面积催化剂载体;碳化硅;费托合成Preparation and application of a novel porous silicon carbide catalyst support Abstract: A porous silicon carbide catalyst support with large surface area ( up to 260 m2·g-1) wasprepared by gas-solid phase synthesis. The parameters such as synthesis temperature and synthesis time were investigated. The porous silicon carbide was used as the support of Co/SiC catalyst for Fis-cher-Tropsch synthesis,resulting in enhancement of the activity (with CO conversion over 60%) due to chemical inertness (weak interaction with the active metal and hence better reduction of cobalt oxides) and good heat conductivity (preventing sintering of the catalyst) of the porous SiC. The porous SiC was characterized by XRD, SEM, nitrogen isotherm adsorption and TPR.Key words: high surface area catalyst support ; silicon carbide; Fischer-Tropsch synthesis前言碳化硅多孔陶瓷是一种内部结构中有很多孔隙的新型功能材料。
SiC多孔陶瓷的研究与制备
S1C多孔陶瓷的研究与制备江超余少华余开明(中国轻工业陶瓷研究所江西景德镇333000)摘要采用添加造孔剂法制备SiC多孔陶瓷。
笔者研究了2种造孔剂对多孔陶瓷的吸水率、气孔率、体积密度以及抗折强度的影响，还研究了4种烧成温度对SiC多孔陶瓷的性能影响。
实验结果表明：当配方组成为SiC85%、苏州土5%、造孔剂10%,外加5%的PVA,在20MPa的压力下干压成形，于四组不同温度下烧成，在1280C下，10%的木屑和炭粉分别作为造孔剂的SiC多孔陶瓷的气孔率为32.37%和40.21%,其中以10%的木屑为造孔剂的SiC多孔陶瓷抗折强度可达55.29MPa。
关键词SiC多孔陶瓷造孔剂性能中图分类号:TQ174.75文献标识码:A文章编号：1002—2872(2020)12—0029—04Research And Preparation of SiC Porous CeramicsJIANG t Chao,YU Shaohua,YU Kaiming(Ceramic Research Institute of Light Industry of China,Jiangxi,Jingdczhcn, 333000,China)Abstract：SiC porous ceramics were prepared by adding porosity agent.'The effects of two kinds of pore making agents on waterabsorption,porosity,volumedensityandflexuralstrengthofporousceramicswerestudied.Thee f ectsoffourfiring temperaturesonthepropertiesofSiCporousceramicswerealsostudied.Experimentalresultsshowthatwhentheformula composition of SiC85%,Suzhou soil,pore—forming agent10%,5%and5%of PVA,under the pressure of20MPa dry pressing molding,in four groups of firing at different temperatures and under1280°C,10%of sawdust and coal powder as pore—forming agent,respectively,the porosity of porous SiC ceramics were32.37%and40.31%,of which10%of saw dustaspore—formingagentoftheSiCporousceramicsflexuralstrengthof55.29MPa.Keywords:SiCporousceramics;Poreformer;Performance前言SiC多孔陶瓷是一种内部结构中有很多气孔的新型功能材料。
碳化硅的制备与应用
目录摘要 (1)关键字 (1)1碳化硅的合成与制备 (1)2SiC陶瓷的主要应用领域 (3)3结束语 (5)参考书目 (5)碳化硅陶瓷的制备与应用摘要：碳化硅陶瓷材料由于抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，广泛的应用于各个领域。
本文通过对碳化硅陶瓷材料的的发展历程，特性及国内外研究状况提出了几种碳化硅陶瓷的烧结方法，并讨论其发展趋势。
关键词：碳化硅；合成与制备；烧结；应用；1、碳化硅陶瓷的合成与制备SiC由于其共价键结合的特点，烧结时的扩散速率相当低，即使在的2100℃的高温，C和Si的自扩散系数也仅为1.5×10-10和2.5×10-13cm2/s所以，很难采取通常离子键结合材料所用的单纯化合物常压烧结途径来制取高致密化材料，必须采用一些特殊的工艺手段或依靠第二相物质促进其烧结。
SiC很难烧结。
其晶界能与表面能之比很高,不易获得足够的能量形成晶界而烧结成块体。
SiC烧结时的扩散速率很低,其表面的氧化膜也起扩散势垒作用。
因此,碳化硅需要借助添加剂或压力等才能获得致密材料。
本制件采用Al-B-C作为烧结助剂。
硼(B)在SiC晶界的选择性偏析减小晶界能,提高烧结推动力,但过量的B会使SiC晶粒异常长大。
添加C(碳)可以还原碳化硅表面对烧结起阻碍作用的SiO2膜,并使表面自由能提高。
但过多的碳,使制品失重,密度下降。
铝(Al)有抑制晶粒长大的作用,并有增强硼的烧结助剂作用,但过量的Al却会使制件的高温强度下降。
因此,必须通过试验合理确定Al,B,C的用量。
目前制备SiC陶瓷的主要方法有无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、反应烧结等。
1.1 碳化硅陶瓷的无压烧结无压烧结被认为是SiC烧结最有前途的烧结方法，通过无压烧结工艺可以制备出复杂形状和大尺寸的SiC部件。
根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固的β-SiC可通过添加B和C进行常压烧结，这相烧结和液相烧结。
碳化硅制作多孔陶瓷方法
碳化硅制作多孔陶瓷方法Silicon carbide (SiC) is a popular material for making porous ceramics due to its high temperature stability, chemical inertness, and thermal shock resistance. 碳化硅（SiC）是制作多孔陶瓷材料的主要材料之一，因为它具有高温稳定性、化学惰性和抗热震性。
There are several methods that can be used to make porous ceramics using silicon carbide. 有几种方法可以使用碳化硅制作多孔陶瓷。
One such method involves the use of sacrificial templates, where a material is used as a template, and then removed, leaving behind the porous structure. 其中一种方法涉及使用牺牲模板，其中一种材料被用作模板，然后被去除，留下多孔结构。
Another method is the foam impregnation technique, where a pre-made foam structure is impregnated with a silicon carbide slurry and then fired to create the porous ceramic. 另一种方法是泡沫浸渍技术，其中预制泡沫结构被浸渍硅 carbide浆料，然后烧结成多孔陶瓷。
Each method has its advantages and disadvantages, and the choice of method depends on the specific requirements of the application. 每种方法都有其优缺点，选择方法取决于具体应用的要求。
碳化硅性质制备及应用
特种陶瓷——SiC陶瓷的性质，制备及应用周云海韩彦赵飞（河海大学力学与材料专业）摘要：SiC陶瓷拥有其特殊的性质，它特殊的结构决定了它的性能：具有抗氧化性强，耐磨性能好，硬度高等优良特性，因此，它的应用已经遍及石油，化工，机械，航天，核能等领域，日益受到人们的重视，SiC陶瓷的制备工艺也越来越成熟。
各种制备技术日益更新，精进。
其中SiC陶瓷的烧结方法与烧结技术研究更是日益进展。
关键词：SiC陶瓷结构与性质制备活化技术与烧结方法应用碳化硅陶瓷材料由于耐高温，抗氧化，抗冲刷，耐磨，耐腐蚀，质量轻等性能而受到人们的关注，在机械，化工，能源等方面得到广泛的应用，近年来随着SiC制品烧结理论的发展，性能的拓展提高，烧结助剂的多样化和深入研究。
碳化硅陶瓷的应用越来越为广泛。
其优越的性能也越来越得到人们的青睐。
对于高性能结构陶瓷，在保证性能的稳定可靠性，降低成本以推进其批量生产等方面，尚存在许多问题需要进一步的研究。
而对于烧结致密化非常困难的SiC陶瓷，烧结助剂的选择，优化设计则需要研究的重要内容之一。
因为它与烧结工艺制度一起。
通过改变微观结构极大的影响着陶瓷的强度，韧性及介电性等性能指标，为此，本文就SiC陶瓷活化烧结助剂的选择和设计研究进展情况进行综述。
1SiC陶瓷的结构，主要性能及其两者关系1.1碳化硅的结构碳化硅是一种人造材料，其分子式为SiC，分子量为40.06，其中硅的百分含量为70.045.碳的百分含量为29.955.碳化硅的一般密度为3.2g/cm^3。
碳化硅晶体结构为标准的金刚石结构，单位晶胞由四面体构成，硅原子处在中心而周围都是碳原子。
二者结晶时，sp排列稳定化，s电子迁移至p导致能量稳定的sp3排列即形成强烈的共价键。
同时碳硅之间的电负之差，说明碳化硅中离子键的存在，占百分之二十，可见其共价键相当的强。
SiC是共价化合物，所以SiC都是由碳化硅四面体堆积而成。
碳化硅有多种型体，各种型体之间的资源自由能相差很小，下图为几种SiC原子堆垛的示意图。