原料預處理對SiC多孔陶瓷性能的影響

龔澤洲，張賀賀，徐榮琪，徐 慢,季家友

(武漢工程大學材料科學與工程學院，武漢 430205)

市售的工業級SiC粉末通常是銳利的、不規整的、粒徑分布寬，會導致在樣品燒結的過程中顆粒流動性較差的問題。樣品在摻入氧化物或造孔劑后燒結的SiC多孔陶瓷存在低于或高于平均孔徑數倍的膜孔、孔徑分布較寬等問題[1-3]，使得燒結的SiC陶瓷性能較差，堆積密度較低，而預處理后的SiC粉可以制得較高堆積程度、較高強度的SiC陶瓷[4-6]。重結晶SiC多孔陶瓷不含晶界雜質[7]，并且是通孔的結構。原料的粒徑分布和顆粒形貌都對燒結有著重要的影響[8,9]。Nakagoshi、Liu、Rodaev等[10-12]的研究表明更規則的尺寸分布和均勻形貌的顆粒可以制得孔徑分布窄的多孔陶瓷，從而可以調高多孔陶瓷的過濾通量和精度。上述研究的燒結溫度均低于2 100 ℃(傳質機理為表面擴散)，論文采用高溫(≥2 150 ℃)重結晶燒結法(傳質機理為蒸發-凝聚)探究預處理對不同傳質機理重結晶燒結的SiC多孔陶瓷性能的影響。基于前期團隊積累的經驗，直接確定1 750 ℃作為最佳預處理溫度。系統研究了不同燒結溫度下預處理粉體、未經預處理粉體、微粉重結晶燒結SiC多孔陶瓷的力學性能、開孔孔隙率、孔徑分布等性能，并對其燒結機理進行了闡釋。

1 試 驗

1.1 原材料

1)500目SiC粉(D50=17.42 μm)；預處理的SiC粉(D50=17.60 μm)；10 000目SiC微粉(D50=1.55 μm)(以上粉料純度≥99%，產自平頂山易成新材料有限公司)。

2)聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)：K值為27.0～33.0，乙烯吡咯烷酮≤0.001%，灼燒殘渣≤0.10%。

1.2 方法

對500目SiC微米粉進行1 750 ℃預處理。選用500目SiC粉體、預處理500目SiC粉體作為粗顆粒，選用10 000目SiC粉體用作細顆粒。……