什么是渗硅法碳化硅陶瓷

什么是渗硅法碳化硅陶瓷
多孔碳化硅陶瓷具有低密度、高强度、高耐腐蚀性和良好的耐热冲击能力,已广泛应用于高温流体过滤器件、触媒催化载体、分离膜等工业领域。多孔SiC的制备方法主要有粉末烧结法、发泡法、冷冻-铸造法、有机泡沫浸渍法等。近年来,利用天然生物模板制备多孔陶瓷材料受到广泛的关注。木材是天然形成的具有各向异性结构的复合材料,其管胞沿轴向的优先取向为利用各种渗入技术将木材转变为具有所需结构和功能的无机材料提供了可能,可以用作模板制成具有类似木材结构的新颖多孔陶瓷。

在高温下将含有Si的液相或气相前驱体,如熔融Si、SiO2溶胶、Si蒸气和气相SiO渗入到木炭模板中,经高温反应形成多孔SiC陶瓷。气相渗硅反应法需要较高的温度和较长的反应时间,而溶胶浸渍/碳热还原法制备的材料强度较低。与这些制备方法相比,液相硅反应渗入法是一种低成本、快速制备生物形态多孔SiC陶瓷的方法,其优点是可以获得低密度的Si/SiC复合材料,力学性能较好,可实现净尺寸成型。

液相渗硅法制备多孔Si/SiC生物形态陶瓷
榉木经高温热解转化为生物碳模板,经液相渗硅反应(LSIP),在1 550℃、渗硅1.5 h、1 700℃抽真空排硅制备了保持木材微观结构的多孔Si/SiC生态陶瓷。利用X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)及压汞技术对样品的物相构成、显微结构和孔径分布进行了测试分析。利用阿基米德法和三点弯曲法测定了多孔陶瓷的气孔率、密度和弯曲强度。结果表明,最终产物由主晶相β-SiC和少量Si组成,控制高温排硅时间可以得到孔隙率为16%~32%的多孔Si/SiC生态陶瓷,可调控其产物的相组成和力学性能。对LSIP工艺的反应机理进行了探讨。多孔碳化硅陶瓷具有低密度、高强度、高耐腐蚀性和良好的耐热冲击能力,已广泛应用于高温流体过滤器件、触媒催化载体、分离膜等工业领域。多孔SiC的制备方法主要有粉末烧结法、发泡法、冷冻-铸造法、有机泡沫浸渍法等。近年来,利用天然生物模板制备多孔陶瓷材。