非金材081张渤 毕业论文 - 图文(3)

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前景。着重指出的是，抗热震多孔陶瓷过滤器与陶瓷换热器相结合的综合处理系统，将是未来高温含尘煤气净化的主要手段之一。

泡沫陶瓷在国内的发展研究应用方向主要在于作为催化剂载体应用到汽车尾气处理上、作为节能材料和过滤器使用。（1）过滤与分离材料 由多孔陶瓷材料制成的过滤装置具有过滤面积大和过滤效率高等优点，广泛应用于水的净化、有机溶液的净化，又由于它具有的耐高温、抗酸碱腐蚀等性能，因而在高温流体、熔融金属、腐蚀性流体等过滤分离方面，展现出独特的优势。目前主要这方面的应用主要是熔融金属的过滤和热气流的过滤。（2）吸声材料 由于声波进入网络空隙后空气在其中发生碰撞摩擦，产生的粘滞作用使声波能量转化为热能从而消耗掉大部分，达到消除噪音的效果。泡沫陶瓷的出现克服了传统吸声材料的不足，将在我国室内外声环境治理中发挥重要作用。（3）散气材料 主要是将气体均匀散布到其他介质中，起到均匀混合的作用。如制造电解苏打时，发散回收盐水中的氯气；各种流态床的均匀布气及固体粉料的输送，如水泥输送斜槽用多孔陶瓷板；污水处理池中的多孔陶瓷曝气器等。（4）扩散、渗透和吸附方面的应用 应用多孔陶瓷作一次电池、二次电池、碱性电池和燃料电池的隔膜，可以明显的提高电池的寿命。利用微孔陶瓷可制作土壤盐分、水分测量传感器。（5）生物材料 生物材料是用于人体器官替换、修补的材料。在传统的生物陶瓷基础上研究开发的生物多孔泡沫陶瓷，由于生物相容性好、理化性能稳定、无毒副作用等优点已经被制作成生物材料应用于临床。

§1.5 本文研究内容、目的及意义

§1.5.1 本文研究的主要内容

一、 研究粘结剂（硅溶胶）的加入量对碳化硅泡沫陶瓷性能的影响。 二、 在不同的温度点对样品陶瓷进行烧结，研究烧结温度对样品性能

的影响。

§1.5.2本文研究的目的及意义

多孔陶瓷的应用给矿山、冶金、能源、环保等领域带来巨大的经济和会

效益，其开发应用前景十分广阔。近年来，多孔陶瓷的研究已基本实现了对

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孔径、壁厚及部分形貌的控制。但目前多孔陶瓷的研究与应用还存在许多问题，主要表现在：材料的脆性，实现功能化、大孔径、多维交叉材料的研究困难；缺乏完整材料的大规模生产系统；缺乏将孔结构与力学性能相联系的有效模型。陶瓷烧结工艺中，温度制度通过对坯体的晶粒尺寸、液相组成及气孔的数量、形貌的影响来影响产品的物理性能及外观[17]，同时也控制着烧结的能耗及成本。为此，本文拟通过验证SiC基泡沫陶瓷的烧结温度及粘结剂对它的影响，以期能进一步改善泡沫陶瓷各项性能。

本文主要研究了烧结温度和粘结剂硅溶胶的添加量对sic基泡沫陶瓷热震稳定性和常温抗压性能的影响，以及这些因素对泡沫陶瓷微观结构的变化和影响。

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第二章 试验过程

§2.1 试验原料

实验所选用的原材料如下：

SiC微粉（325目以上，纯度≧97%，sic晶型） 钠基LT粉和CMC作为流变剂 硅溶胶作为粘结剂

磷酸三丁酯作为消泡剂以及水性润湿剂

选用软质聚氨酯泡沫作为前躯体，孔径约为80PPI

§2.2 试验方法

采用有机前驱体浸渍法制备SiC基泡沫陶瓷工艺流程如图2-1： 陶瓷粉料 干燥 有机泡沫的选择 预处理 浸渍处理 除去多余浆料 溶剂 浆料制备 添加剂

图2-1： 有机前驱体浸渍法制备sic泡沫陶瓷工艺流程图

烧成 排除有机泡沫 泡沫塑料先驱体挂浆成型工艺是用有机泡沫塑料先驱体浸渍陶瓷料浆，干

燥后烧掉有机泡沫体，再进行高温烧结，获得高强度泡沫陶瓷的一种方法。其独特之处在于它凭借了有机泡沫体所具有的开孔三维网状骨架的特殊结构，将制备好的浆料均匀地涂覆在有机泡沫网状体的孔筋上，而烧掉有机泡沫塑料后获得的孔隙呈连通网络状。这种制备方法的工艺关键是先驱体的选择和预处理、浆半；I-N备和改性处理、浆料浸渍过程、干燥与烧结等。

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§2.3 试样的制备

§2.3.1 实验基本配方

SiC 200 LT粉 20 CMC 1.6 硅溶胶 16 润湿剂 1 消泡剂 0.1 水 适量 单位：g

§2.3.2聚氨酯泡沫的选择和预处理

三维网络骨架结构软质聚氨酯泡沫塑料的亲水性强，孔隙均匀性好，回弹性高，吸附性强，抗拉强度大，贯通孔隙率高，网络间膜少，在浸渍浆料时不会被撕裂，浸渍浆料后能够回弹，避免塌陷，造成堵孔。根据试验要求，我们选用聚氨酯泡沫塑料，将其裁剪成所需尺寸20×20×10mm。满足以上条件的有机泡沫材料一般是经过特定发泡工艺制备的聚酯海绵，材质常为聚氨基甲酸乙脂、乳胶、纤维素、聚氯乙烯和聚苯乙烯等。如果有机泡沫塑料网络间膜多，在浸渍时网络间膜上就会留下多余浆料，导致制品堵孔。因此，对于有较多网络间膜的有机泡沫塑料应采取预先处理以除去网络间膜。其方法可以将有机泡沫塑料浸入10％～20％浓度的氢氧化钠溶液中，在40～60°C温度下水解处理2～6h，然后反复柔搓并用清水冲洗干净，晾干备用。

§2.3.3 陶瓷浆料的制备

陶瓷浆料由陶瓷粉料、粘结剂、流变剂、其它改性剂(如消泡剂、润湿剂等)和水配制而成。

泡沫陶瓷的浆料除具备一般陶瓷的浆料性能外，还需要有尽可能高的固相含量(浆料密度1．8～2．2g／cm。固相体积分数50％～65％)和较好的触变性。高的固相含量和粘着性可以保证陶瓷颗粒最大限度地附着在前驱体丝网上，从而能够提高制品的机械强度。同时要求浆料触变性较高，以便在浸渍

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浆料和排除多余浆料时，通过剪切作用降低粘稠度，提高浆料流动性，以便于成型；而在停止成型时，浆料稠度升高，流动性降低，附着在网丝上的陶瓷颗粒容易固化而定型，以免由于浆料流动造成坯体整体均匀性下降，甚至堵孔。

本实验中先将固态陶瓷粉料放入搅拌机中，然后再将液态的各种添加剂溶入一定量水中加入搅拌机中，边搅拌边加入水。在这里把液态添加剂溶入水中是为了防止硅溶胶等直接加入粉料中发生颗粒团聚，增加搅拌难度。加入水要适量，本实验中加入水量约为100～150ml，均匀搅拌1～2h后可获得稳定浆料，然后静置6h备用。

§2.3.4 坯体的制备

将经过预处理的泡沫塑料先驱体，在浸渍浆料前反复挤压以排除空气。浆料浸渍时要求均匀一致，避免出现局部浸润不足，浸渍后要反复揉搓，使浆料均匀附着在网状有机物的孔筋上，同时排除多余浆料，以确保材料具有较高的通孔率。在灯光下观察，制品应均匀透光。制得的泡沫陶瓷预制体孔径应基本一致。

本文采用手工揉搓法进行浸渍，使浆料充分地涂覆在有机泡沫体上。有机泡沫体浸渍浆料后，需除去多余浆料，本文的方法是手工挤压浸渍了浆料的泡沫。这一步的关键是挤压力度的均匀性，既要排除多余的浆料，又要保证浆料在网络孔壁上分布均匀，防止堵孔。将挂好浆的坯体置于干燥通风处自然干燥一天以上,之后在110℃的烘干箱中干燥24h将坯体中的水分充分排出。下图2-2是干燥成型待烧的坯体图样：

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