烧结温度对包混／复合添加工艺制备多子LSiC陶瓷性能的影响

采用包混工艺合成了核壳结构的先驱体粉体,并引入一定量Al2O3、SiO2和Y2O3复合添加剂,通过成型、炭化和烧结工艺制备了多孔碳化硅陶瓷;分析了样品的物相、表面形貌、孔隙率、热导率、热膨胀系数、抗弯强度和抗热震性能。结果表明,在较低的烧结温度下制得了多孔碳化硅陶瓷,在1650℃烧结的多孔碳化硅陶瓷综合性能较好。

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材料导报 B:究篇研

21 0 1年 1月( ) 2下第 5卷第 1期

烧结温度对包混/合添加工艺制备多子 i陶瓷性能的影响复 LSC 杨阳，宏生，中国，凯红，自强赵刘张李 (清华大学核能与新能源技术研究院，北京 10 8 ) 00 4 摘要采用 G￣:艺合成了核壳结构的先驱体粉体，引入一定量 Al、i 2 Y ( r -并 S )和 ) ( ( 3复合添加荆，通过成

型、化和烧结工艺制备了多孔碳化硅陶瓷；析了样品的物相、面形貌、隙率、导率、膨胀系数、弯强度和炭分表孔热热抗

抗热震性能。结果表明，在较低的烧结温度下制得了多孔碳化硅陶瓷， 1 5￣在 60C烧结的多孔碳化硅陶瓷综合性能较 好。

关键词

碳化硅

多孔陶瓷烧结温度

包混

复合添加

Ef e t o i e i g Te pe a u e o o e te fPo o s S C r m i s Pr d c d f c fS nt r n m r t r n Pr p r i s o r u i Ce a c o u e

T ru hC a— x C mp st d iv sP oes ho g ot mi/ o oi A dt e rcs e i YANG n Ya g,ZH AO o g h n,LI Z o g u H n s eg U h n g o,Z ANG io g H Kah n,L iin IZ qa g (n t ueo u l r n w E eg e h o g, ig u ies y e i 0 0 4 I s tt f c a dNe n r yT c n l y Ts h aUnv r i,B in 1 0 8 ) i N e a o n t jg Ab ta t sr c Th o e s els r c u e p e u s rp wd r r y t e i d t r u h c a— x p o e s h n a s l e c r - h l tu t r r c r o o e s we es n h sz h o g o tmi r c s,t e ma l e

a u to 2),SO2a d Y2 o o i d iv s wee a d d mo n fAl(3 i n c mp st a dt e r d e .A eiso o o ssl o abd ea c r Os e i sre fp r u ic n c r iec rmiswee i p o u e fe l ig,c r o ia in a d sn e i g Th h

s,s ra emo p o o y o o i r d c d a t rmo d n a b n z t n i t rn . o ep a e u f c r h lg,p r st y,t em a c n u tvt h r l o d ci i y, t e ma x a so o fiin,b n i g s r n t n h r ls o k r ss a c r n lz d Th e u t h w h t h r l p n in c e f e t e d n t e g h a d t e ma h c e it n e we e a a y e . e c e rs l s o t a s p r u i e n c r i e c r mis c n b r d c d a O t mp r t r . Th r u i c n c r i e c r mis sn e e t o o s sl o a b d e a c a e p o u e t lW e e a u e i e p o s sl o a b d e a c i t r d a o i 1 5℃ h s e c l n r p r is 60 a x e l tp o e t . e e Ke o d yw r s sl o a b d,p r u e a c i t rn e e a u e o tmi,c mp st d i v s i c n c r i e o o s c r mi,sn e i g tmp r t r,c a— x o o i a d t e i e i

0引言 多孔碳化硅陶瓷是一种新型功能材料，具多孔陶瓷和兼碳化硅材料的通透性好、度低、密比表面积大、耐高温、耐磨损、化学性质稳定等优良性能，以广泛应用于化工、源、可能

结构的先驱体粉体[添加剂分别为中性 A。化学纯， ] l ( 0粒径 10 0 0￣2 0目) Y。 3化学纯 ) S(2分析纯 )、 0(、i ( )。先驱体粉 体、 2 3 SO2Y2的质量比为 1 0: Al、 i、 O3 O 0 3-- 0 7。: . 1将先驱体粉体和添加剂混合均匀后进行压力成型，成型

环保、生物、军工等领域。多孔碳化硅陶瓷的一个重要应用是作为高温流体过滤材料，尤其被认为是用作柴油机尾气过滤器的最佳候选材料之一 n。多孑碳化硅陶瓷的制备方法] L较多，括氧化粘结法 l、烧合成法、包 2燃]聚碳硅烷转化法、碳热反应法、学气相浸渍与反应法、胶一胶/热还原化溶凝碳法l L 3。包混/合添加工艺E6包混工

艺和添加复合烧棚等复 s],将结助剂相结合，包混工艺的工艺简单、能、效、艺具有节高工可控和环境相容性好等优点，通过添加 A。 s i2。。且 1— O - 0 O S Y复合助剂促进了陶瓷中力学性能更佳的莫来石相的产生，并 使碳化硅的晶粒细化、热震性更高，实际应用方面有着抗在很好的前景。

温度为 5~ 10,型压力为 0 5 5MP,温时间为 0 4℃成 .~ 0 a保 2￣1 0 m然后在 6 O 0 0 0 2 mi O~1 0℃的氩气气氛中进行炭化，升温速率为 0 3 3/ n保温 1 h最后进行高温真空烧 .~。 mi, C~4;结，温速率为 5 1。/ n烧结温度分别为 15℃、升~ O mi, C 40 1 5℃、 6 0、7 0, 5 0 1 5℃ 1 5℃保温 2。 h

12性能表征 . 采用 S30 N型扫描电镜和 B U E 4 X射线单 -00 R K RP型晶衍射仪分析多孔碳化硅陶瓷样品的表面形貌和物相。采用 A tpr 5 0型压汞仪测定样品的孔隙率。采用 uo oel 91 V

L A47 F一2型激光热导仪和 S A 4 9 T一4型同步热分析仪测定样 品的热扩散系数 (和比热 ( )并用排水法测定样品的密 ) C。,

1实验 1 1样品制备 . 采用包混工艺将工业级硅粉和钡酚醛树脂制备成核壳 *国家自然科学基金 (0 O O 2 58 2 5 )

度 ()再利用公式—aC计算热导率。 p, f。 用金刚石平面磨床将待测样品加工成 3 mmX 4 mm× 4 rm的样品，用 Z CK 0 5万能材料试验机对样品进 0 a利 WI Z 0

行三点弯曲抗弯强度测定，跨距为 3r 0 m。在空气中加热样 a品至 80后冷却至室温，却介质为空气。重复热震 3 0。 C冷 0

杨阳： 1 8男，9 6年生，士研究生，事多孔碳化硅陶瓷材料的研究赵宏生：硕从通讯作者 tig u . d . n sn h a e u c

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