高溫過濾催化用多孔材料,如用作柴油車尾氣顆粒物過濾器(Diesel Particulate Filter,DPF)的多孔SiC陶瓷,要求有高的孔隙度以保證透氣性,合適的孔徑尺寸以保證適中的壓差,同時應具備高的力學性能以適合高溫承載條件下使用。多孔陶瓷的力學性能主要取決于材料的微觀結構,如氣孔率、孔徑形態、孔徑尺寸和分布、燒結頸等,多孔材料的制備工藝決定了其微觀結構。采用氣固反應結合重結晶兩步燒結法制備多孔SiC陶瓷。首先以微米SiC顆粒作為骨架,通過SiO氣體和納米炭黑的高溫氣固反應得到納米碳化硅均勻分布的預燒結體。
杭州陶飛侖新材料有限公司可根據客戶要求定制化生產各種復合材料線膨脹系數要求的碳化硅陶瓷預制體。山東新型碳化硅預制件制定
孔率是指多孔材料中孔隙所占體積與多孔材料總體積的百分比(包括開口孔、半開孔和閉合孔3種)。研究表明,多孔材料的性能主要取決于孔率。孔隙形貌是指多孔陶瓷中孔隙的形態。當孔隙為等軸孔隙時,材料整體性能呈各向同性;但當孔隙為條狀或扁平狀時,如通過碳化后的木材經由滲硅反應燒結制備的多孔SiC陶瓷,其孔隙結構呈一定的方向性。孔隙直徑小于2nm的為微孔材料,孔隙尺寸在2~50nm之間的為介孔材料,尺寸大于20nm的為宏孔材料。受孔徑及分布影響較大的性能包括透過性、滲透速率和過濾性能。山東新型碳化硅預制件一體化采用杭州陶飛侖生產的多孔陶瓷預制體浸滲的復合材料微觀組織具有雙連通效果,可大幅提高復合材料熱導率。
發泡成型法是將氣體或者可以通過后續處理產生氣體的物質加入陶瓷坯體或前驅體,然后再經過燒結得到多孔碳化硅陶瓷。與其他制備方法不同,發泡法是一種有效的制備閉孔陶瓷的工藝。化學法是指多孔碳化硅陶瓷中的孔狀結構是由無機鹽或添加的有機物質分解或發生反應之后,在原位置留下空位。常見的化學法制備多孔碳化硅陶瓷的方法有添加造孔劑法、有機泡沫浸漬法及生物模板法等。綜合國內外的發展現狀,每種制備技術都有各自的優勢與不足。現代工業科技的飛速發展,對新材料、新技術不斷提出更高的要求。
模板法
模板法是將陶瓷漿料或前驅物注入具有多孔結構的模板材料,隨后通過一系列的處理便可得到與模板材料結構相似的多孔陶瓷。模板法可分為2類:一種是使用人工合成材料的有機泡沫浸漬法;另一種是使用自然生物作為模板材料的生物炭模板法。
①有機泡沫浸漬法:該法是用有機泡沫浸漬陶瓷漿料,干燥后在高溫下燒掉有機泡沫載體形成孔隙結構而獲得多孔陶瓷的一種方法。優點:設備少,制造成本低,工藝過程易控制,制品具有開孔三維網狀骨架結構且氣孔相互貫通;缺點:不能制造小孔徑閉氣孔制品,孔隙形狀受有機前驅體制約以及孔筋機械強度不夠高。 在骨料中加入相同組分的微細顆粒及一些添加劑,利用微細顆粒易于燒結的特點,在一定溫度下將大顆粒連起來。
新型特種陶瓷——多孔陶瓷件
性能優點:采用自主研發的創性型工藝方法研制,工藝過程未產生二氧化硅,提高MMCs熱導率;開氣孔率高,提高MMCs致密度;抗彎強度高,浸滲過程不易變形、斷裂,提高MMCs成品率及結構復雜度。可根據產品技術要求,采用多種級配和顆粒粒徑,陶瓷體分可從50%到75%之間調配。
主要應用:高體分MMCs浸滲工藝預制件;液體提純、過濾領域功能件;氣體吸附領域功能件。
主要性能指標(SiC):
體分%:50-75%;體密度(g/cm3):1.6-2.4;抗彎強度(MPa):≥5;開孔率%:≥99
采用顆粒堆積燒結法也稱為固態燒結法,其成孔是通過顆粒堆積留下空隙形成氣孔。天津優勢碳化硅預制件方法
采用顆粒堆積法制得的制品易于加工成型,強度也想對比較高。山東新型碳化硅預制件制定
添加造孔劑法制備多孔碳化硅陶瓷通過將造孔劑加入碳化硅粉末或前驅體中,再通過后續的工藝將造孔劑除去,這樣原本造孔劑所占據的位置便形成孔隙,之后再加熱燒結形成多孔陶瓷。因此,改變造孔劑的種類及添加量可以很方便地控制多孔陶瓷成品的孔率、孔隙形貌和孔徑及分布。造孔劑的種類非常***,包括天然或合成有機高分子、液體、鹽類、陶瓷或其他粉末等。不同的造孔劑去除工藝各不相同,有機高分子造孔劑通常采用加熱分解的方式去除,液體造孔劑則可以通過結晶升華去除,鹽類通過用水浸濾去除,陶瓷粉末則通過適當的溶液浸濾去除。山東新型碳化硅預制件制定
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