稻殼氮化硅基多孔陶瓷的低溫制備及性能研究.pdf_第1頁(yè)
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1、本課題采用低成本農(nóng)業(yè)廢棄物-稻殼為初始原料,經(jīng)過(guò)預(yù)處理后得到碳化稻殼,作為碳熱還原氮化-常壓燒結(jié)低溫制備Si3N4多孔陶瓷、Sialon多孔陶瓷及Si2N2O多孔陶瓷的硅源、碳源及成孔劑。研究了碳化過(guò)程對(duì)稻殼性能的影響,同時(shí)研究了燒結(jié)溫度、碳硅比、氧化鋁摻量、稻殼摻量對(duì)氮化硅基多孔陶瓷性能的影響,采用Archimedes法、三點(diǎn)彎曲法測(cè)量了燒結(jié)試樣顯氣孔率、密度及抗彎強(qiáng)度。通過(guò)XRD測(cè)定了燒結(jié)試樣的物相組成,并用SEM觀察其顯微形貌。<

2、br>  本實(shí)驗(yàn)選用的稻殼初始碳硅比為7.32,經(jīng)預(yù)處理后得到碳硅比為0.4-0.9的碳化稻殼。研究碳化稻殼C/SiO2對(duì)多孔陶瓷性能的影響。當(dāng)選用碳化稻殼C/SiO2為0.7,在1450-1500℃下制備出的多孔陶瓷的物相組成為α-Si3N4和β-Si3N4,當(dāng)燒結(jié)溫度為1550℃,燒成試樣主物相為β-Si3N4,比文獻(xiàn)記載低約200℃,其顯氣孔率為38.48%,抗彎強(qiáng)度為83.40MPa,從顯微結(jié)構(gòu)中可以看出陶瓷中孔隙分布均勻,孔徑

3、約為2μm,β-Si3N4呈團(tuán)簇狀生長(zhǎng),長(zhǎng)徑比約為6-8。
  為進(jìn)一步研究燒結(jié)助劑對(duì)氮化硅基多孔陶瓷性能影響,以C/SiO2為0.7的碳化稻殼和α-Si3N4為主要原料,研究Al2O3摻量對(duì)稻殼低溫制備氮化硅基多孔陶瓷性能的影響。結(jié)果表明:1450-1550℃下隨Al2O3摻量增加,燒成陶瓷的顯氣孔率減小,抗彎強(qiáng)度增大,抗氧化性能提高。Al2O3摻量為6%-9%時(shí),在1500℃完成α→β的相變過(guò)程,溫度提高到1550℃,試樣的主

4、物相為β-Sialon,Al2O3摻量為6%時(shí),顯氣孔率為35.98%,抗彎強(qiáng)度為103.75MPa,抗氧化性能較好。
  以C/SiO2為0.3碳化稻殼為原料,添加5%氮化硅晶種,在1300℃氮?dú)鈿夥障潞铣裳醯璺垠w,粉體中位徑D50為3.50μm。以C/SiO2為0.3的碳化稻殼和氮化硅為主要原料,在1450℃到1500℃下一步制備氧氮化硅多孔陶瓷,研究碳化稻殼摻量對(duì)氧氮化硅多孔陶瓷性能的影響。研究表明:隨著稻殼摻量的增加,

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