The invention discloses a preparation method of porous silicon carbide ceramics with worm-like grain. The method takes carbon nanotubes and micron-scale SiC as raw materials, rare earth oxides as sintering aids, and under argon atmosphere, firstly, through the in-situ gas-solid reaction of SiO powder evaporation with carbon nanotubes, the uniformly distributed bulk of nano-SiC can be obtained, and then sintered in high temperature liquid phase. Porous SiC ceramics with wormlike grains were obtained. SiC grain size inherits the initial morphology of carbon nanotubes, so porous materials have high strength. The preparation process of the invention is simple and easy to operate, and the pore size and porosity can be effectively controlled by changing the ratio of raw materials, sintering temperature and holding time. The porous silicon carbide ceramics obtained by the invention can be widely used in the fields of high temperature filters or catalyst carriers.
【技术实现步骤摘要】
一种具有蠕虫状晶粒的多孔碳化硅陶瓷的制备方法
本专利技术涉及一种具有蠕虫状晶粒的多孔碳化硅陶瓷的制备方法,适用于吸附剂、汽车净化器、催化剂载体、隔热材料、自润滑材料、温度和湿度传感器和电磁屏蔽材料等。
技术介绍
多孔碳化硅陶瓷材料具有低热膨胀系数、良好的抗热冲击性、优异的机械性能和化学稳定性等优异性能,目前广泛用于净化金属液的熔融金属过滤器,除臭装置的催化剂载体、气体吸收塔、蒸馏塔的填料和流化床的过滤器,培养微生物的生物介质,电池隔离器,高温废气的净化器、污水处理散气装置以及控制噪声的吸声材料。目前制备多孔SiC陶瓷的方法可分为颗粒堆积法、模板复制法、牺牲模板法和直接发泡法,其中,颗粒堆积法是最为简单直接的方法,但是利用该方法制备的多孔陶瓷的孔壁往往并不致密,气孔率较低。颗粒堆积法制备多孔碳化硅陶瓷的中的关键因素是原料和烧结工艺,因此,选择具有特殊形态的原料和独特的烧结工艺能极大改善多孔SiC陶瓷材料的各种性能,提高气孔率。多壁碳纳米管具有独特的结构,直径在几纳米到几十纳米之间,长度在几十微米,层与层之间保持固定的间距,具有极高的机械强度和理想的弹性,方便烧结过程的相互连接,是颗粒堆积法中的优质碳源。目前常用的烧结方法主要有反应烧结、固相烧结、液相烧结和重结晶烧结等,单一的烧结方法难以得到高质量的多孔SiC陶瓷材料;使用多壁碳纳米管为碳源,结合气相反应制备法和液相烧结法两者的优点,在较低的烧结温度就可以实现晶粒之间的紧密连接,制备得到高纯的具有蠕虫状晶粒的多孔碳化硅陶瓷材料。通过对原料配比调配、烧结温度和保温时间改变能够有效控制孔隙尺寸及孔隙率(67.1% ...
【技术保护点】
1.一种具有蠕虫状晶粒的多孔碳化硅陶瓷的制备方法,其特征在于,该多孔碳化硅陶瓷通过将碳纳米管、碳化硅颗粒和稀土氧化物的混合材料模压成型,置于石墨坩埚中,进行高温烧结制备得到,具体包括下述步骤:1)多孔碳化硅预烧结体制备:按照质量百分比将26.89~90.00wt%的碳纳米管,0.00~67.22wt%的α‑SiC,和5.00~16.17wt%的稀土氧化物混合粉末模压成型后形成生坯,将SiO粉末置于坩埚底部,将生坯置于坩埚中部的石墨支架上,再将坩埚放在多功能烧结炉中,通入氩气,在1400℃~1700℃保温0.5~8小时,进行碳热还原反应生成碳化硅坯体,其中SiO和碳纳米管的质量比为(8~12):1;2)多孔碳化硅陶瓷制备:继续升温至1700℃~1800℃进行液相烧结0.5~2小时,此过程中碳化硅烧结颈相互结合,获得具有蠕虫状晶粒的多孔碳化硅陶瓷。
【技术特征摘要】
1.一种具有蠕虫状晶粒的多孔碳化硅陶瓷的制备方法,其特征在于,该多孔碳化硅陶瓷通过将碳纳米管、碳化硅颗粒和稀土氧化物的混合材料模压成型,置于石墨坩埚中,进行高温烧结制备得到,具体包括下述步骤:1)多孔碳化硅预烧结体制备:按照质量百分比将26.89~90.00wt%的碳纳米管,0.00~67.22wt%的α-SiC,和5.00~16.17wt%的稀土氧化物混合粉末模压成型后形成生坯,将SiO粉末置于坩埚底部,将生坯置于坩埚中部的石墨支架上,再将坩埚放在多功能烧结炉中,通入氩气,在1400℃~1700℃保温0.5~8小时,进行碳热还原反应生成碳化硅坯体,其中SiO和碳纳米管的质量比为(8~12):1;2)多孔碳化硅陶瓷制备:继续升温至1700℃~1800℃进行液相烧结0.5~2小时,此过程中碳化硅烧结颈相互结合,获得具有蠕虫状晶粒的多孔碳化硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的具有蠕虫状晶粒的多孔碳化硅陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤1)...
【专利技术属性】
技术研发人员:王波,张建飞,智强,周小楠,黄鑫,丁克,李紫璇,杨建锋,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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