摘 要

泡沫陶瓷自从问世以来以其卓越的性能表现为世界各国研究者所关注，现以在多个领域里被应用。尤其是在金属熔融领域，泡沫陶瓷在抗腐蚀、抗热震性能、机械强度、气孔率等方面有其他材料无法比拟的优势。碳化硅泡沫陶瓷在熔融金属过滤方面相较其他泡沫陶瓷而言，有更高的机械强度、更好的抗热震性能以及较低的膨胀性能。利用有机泡沫浸渍法制备的碳化硅泡沫陶瓷有着其他材料难以比拟的优势，成为熔融金属过滤器的研究热点。

本课题对碳化硅泡沫陶瓷的物相组成和力学性能进行了深入的分析。利用有机泡沫浸渍法制备出具有良好机械性能及力学性能的泡沫陶瓷，探索一种途径更优化、经济效益更佳的制备方法。本实验以有机泡沫体为前驱体，制备碳化硅泡沫陶瓷，经干燥与烧结，得到样品，利用SEM、XRD等表征手法测试样品的各项性能，得出不同因素对碳化硅泡沫陶瓷的性能的影响。

本实验得出以下结论：

（1）通过对有机泡沫体的预处理进行实验，发现预处理的最佳条件是：将有机泡沫体浸渍在15wt%的氢氧化钠溶液中，在电子恒温水浴锅中加热至60℃，保持3h。有机泡沫体的孔筋表面的粗糙度会随着水解时间的延长而逐步增加,网络间膜以及尖锐棱边随之减少。

（2）固相含量为60.23%时挂浆量最多，此时的浆料拥有较好的流动性、触变性，挂浆量适中，有较高的气孔率。

（3）最佳烧结温度在1450℃左右。

（4）碳化硅泡沫陶瓷的常温抗压强度、断裂韧度随着高岭土的逐渐增加而增高。

关键词：泡沫陶瓷；碳化硅；过滤器

Abstract

Silicon carbide ceramic foams has the features of high porosity, specific surface area, thermal shock resistance, high temperature resistance, chemical corrosion resistance and good mechanical strength and filtration and adsorption performance, which is widely used in the heat exchange materials, cloth gas materials, automobile exhaust device, purify metallurgical industrial filtration of molten metal, heat recovery, light industry, paint industry, industrial wastewater treatment, heat insulation materials, especially in terms of filtering molten metal.The silicon carbide foam ceramics prepared by the organic foam impregnation method has the advantage of being difficult to compare with other materials, which has become a hot spot in the research of molten metal filter.

The phase composition and mechanical properties of silicon carbide foam ceramics were analyzed in this paper.Foam ceramics with good mechanical properties and mechanical properties were prepared by means of the organic foam impregnation method. At the same time, a simple and inexpensive method was also explored.The experiment with organic foam precursor prepared SiC ceramic foam, after drying and sintering to obtain samples, using SEM, XRD technique test samples of the performance that the influence of different factors of SiC ceramic foam performance.

The following conclusions are drawn in this study:

1. The best condition of pretreatment was found by the experiment of the pretreatment of organic foam.The organic foam impregnation in 15wt% sodium hydroxide solution, in electronic constant temperature water bath is heated to 60 degrees, keep 3h.The roughness of the pore surface of organic foam will increase with the increase of hydrolysis time, and the film and the sharp edge of the network will be reduced.
2. Solid content 60.23% hanging slurry volume up, at this time of the slurry has good fluidity, thixotropy, hang a moderate amount of slurry, had higher stomatal.
3. The best sintering temperature is about 1450 degrees.
4. The fracture toughness of SiC foam ceramics increases with the gradual increase of kaolin.

Keywords:foam ceramics; silicon carbide; filter;

目 录

摘 要 II

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1泡沫陶瓷 1

1.1.1研究背景及意义 1

1.1.2泡沫陶瓷的定义 1

1.1.3泡沫陶瓷的应用 2

1.2泡沫陶瓷制备工艺 2

1.2.1有机泡沫浸渍法 2

1.2.2溶胶-凝胶固化法 4

1.2.3添加造孔剂工艺 5

1.2.4冷冻干燥工艺 5

1.2.5挤出成型工艺 5

1.2.6凝胶注模工艺 6

1.2.7自蔓延高温合成工艺 7

1.3熔融金属过滤用泡沫陶瓷(CFF)的研究进展 7

1.3.1熔融金属过滤用泡沫陶瓷的功能特性 7

1.3.2 熔融金属过滤用泡沫陶瓷过滤器 8

1.4 课题主要研究内容 8

1.4.1研究目的 8

1.4.2 研究内容 9

第2章 实验内容和方法 10

2.1实验用主要药品 10

2.2实验设备 11

2.3测量仪器及表征手法 12

2.4 有机泡沫浸渍法制备SiC泡沫陶瓷 12

第3章 实验数据分析 17

3.1 XRD及晶体分析 17

3.2 SEM显微结构分析 19

3.3高岭土对强度的影响 20

第4章 结论 21

4.1实验结论 21

参考文献 22

致 谢 24

第1章 绪论

1.1泡沫陶瓷

1.1.1研究背景及意义

泡沫陶瓷的问世要追溯到上个世纪八十年代的美国，当时美国的科学家们利用AlO以及高岭土等原材料生产出了世界上第一块泡沫陶瓷，随后德国、英国等西方国家便追随着美国的步伐相继开展了这方面的研究工作，并在这一领域里激烈竞争发展，各有建树。而随着世界各国的激烈竞争，泡沫陶瓷的研究工作以及工业生产等方面取得巨大的进步。在泡沫陶瓷的研究方面，就泡沫陶瓷的制备方法、工艺以及泡沫陶瓷的基本原理、内部结构、结构特点等诸多方面都有较大的发现，从一定程度上了解了泡沫陶瓷具有抗腐蚀性、抗热震性、高机械强度、过滤性能良好等性能特点的原因，并且在向更加细小结构方向进行研究，正试图揭开其最终的面纱，从而制备出性能更加卓越的泡沫陶瓷材料。