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碳化硅材料是共价键极强的化合物,具有良好的高温性能、电性能、机械性能和化学性能。采用碳化硅材质制备多孔陶瓷,可将碳化硅陶瓷的优良性能和多孔陶瓷的应用有机结合起来,具有广阔的应用前景。
本文采用网格堆积法制备多孔SiC陶瓷,研究了各种不同工艺因素对多孔碳化硅陶瓷性能的影响,并对其制备工艺进行了优化。应用XRD、SEM、欧姆法等手段,对多孔陶瓷的性能以及微观结构作了分析与探讨。另外还对电致发热多孔SiC陶瓷的应用进行了研究,分析了其发热能力、对气体的净化能力、对微粒的捕集能力和捕集后的再生能力。
在前期实验的基础上,本文分别对制备过程中的干燥制度和素烧的升温制度进行了优化,有效地提高了成品率。确定的最佳烧结温度为2200℃、烧结时间为21分钟。通过对各加入组分的优选,得出了在对粗(100μm~200μm)和细(0μm~50μm)两种碳化硅颗粒进行颗粒级配时,当细颗粒加入量范围在0~9%之间,试样显示出了良好的综合性能;当SiC加入量为50%时为最佳点,此时的电阻率为最小值0.162Ω·cm;当成孔剂的加入量控制在12~16%之间时,试样综合性能较佳。
通过测试,试样具有良好的三维贯通网络结构,主孔径在400μm左右,微孔道通过多个窗口与其它孔道相连,微主孔道直径为15μm左右;此外,试样具有优异的抗热震性能和渗透性能,耐酸率为97.55%,耐碱率为92.82%,经酸煮过和经碱煮过的抗折强度损失率分别为4.20%和10.80%。
在应用研究中,试样在通电状况下对CO气体和HC气体的转化率分别达到79%和90%;在静态和动态下的再生效率分别能达到92%和76%;在未通电状况下对微粒的净化效率为62%。