多孔碳化硅陶瓷的制備時應(yīng)注意的事項
碳化硅晶體是高強度共價鍵結(jié)合的晶體,自擴散系數(shù)很低,且碳化硅在一般壓力和溫度條件下,不出現(xiàn)液相,決定了碳化硅陶瓷坯體具有難以燒成致密的特點,需要添加各種燒結(jié)助劑輔助燒成,因此燒結(jié)助劑成為多孔碳化硅燒成工藝研究的重點之一。
在制備多孔碳化硅陶瓷過程,為提高氣孔率,需要添加提高陶瓷氣孔率的物質(zhì),即俗稱的造孔劑或發(fā)泡劑。因此,在制備多孔碳化硅陶瓷燒成工藝研究中,造孔劑(發(fā)泡劑)是人們一直研究關(guān)注的另一重點。
目前得到廣泛應(yīng)用的造孔劑(發(fā)泡劑)主要有如下幾種:鋸末、碳粉、石墨、淀粉、糊精、酵母粉、硅粉、樹脂顆粒等。有機造孔劑因其密度小、造孔效率高、易消除的優(yōu)點,得到了更廣泛的應(yīng)用,而無機造孔劑僅占少數(shù)。根據(jù)造孔劑在多孔碳化硅陶瓷制備過程中成孔機理機制的差異,分為如下4類:
一、揮發(fā)性造孔劑:僅在成型過程中占有體積空間,且不與坯體其中他原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),干燥或是燒成過程迅速揮發(fā)的物質(zhì),如萘、醌、冰(冷凍干燥)等。
二、燒失性造孔劑:造孔劑在燒成過程,脫去大部分質(zhì)量,留下空隙,如石蠟、淀粉、糊精、木炭、鋸末、煤粉、酵母粉等,是制造多孔碳化硅陶瓷中,應(yīng)用更早的造孔劑和應(yīng)用更廣泛的造孔劑。
三、反應(yīng)性造孔劑:即造孔劑在造孔過程中與坯體原料發(fā)生反應(yīng),如高炭樹脂、凝膠顆粒等。
四、膨脹性造孔劑:通常被稱為發(fā)泡劑,即造孔劑所成空隙大于其原始顆粒(液體)體積,如聚氨酯粉末、土溫80(聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯)和洗潔精(C34H62O11)等。
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