SiO_2疏松体高温脱羟过程数值模拟(续)

正3.2脱羟过程主要参数变化图5所示为熔制过程中SiO_2疏松体平均温度(T_a)和平均孔隙率(φ_a)随时间的变化曲线。可以看出,疏松体平均温度的升高趋势和图3所示的顶面升温曲线保持一致。在10h时顶面温度为1 000℃,疏松体平均温度为997.5℃,两者较为接近。这是由于高温下辐射换热较为强烈,顶面的高温很快传递到疏松体内部。由于35h之前疏松体还未烧结,所以φ_a保持初始值不变。在35h以后,疏松体开始发生烧结,φ_a开始下降。当脱羟进行到76.3h时,疏松体全部烧结为石英锭,此后随着温度升高石英锭的孔隙率维持在设定的最低值0.01。     

利用主烧结曲线预测TiO2陶瓷无压烧结显微组织演变

纳米金红石TiO2粉末在高温热膨胀仪中进行恒速无压烧结,升温速率为2℃/min和5℃/min,热膨胀仪自动记录烧结收缩量,根据全期烧结模型,建立TiO2主烧结曲线;利用阿基米德法测量烧结体的相对密度,利用扫描电镜观察烧结体在不同温度的显微组织演变.结果表明:利用主烧结曲线得到的相对密度和Archimedes法实测的密度吻合,证明了主烧结曲线对烧结路径不敏感,烧结体的相对密度仅是时间和温度的函数.烧结体的显微组织是烧结温度和时间的函数,烧结体的相对密度和显微组织有关联,主烧结曲线理论可以用来预测和控制烧结体的相对密度、显微组织和陶瓷性能.     

反应烧结制备多孔β-sialon/Si_3N_4陶瓷

以Si粉和Al2O3空心球为原料,采用反应烧结后高温烧结法制备了多孔β-sialon/Si3N4陶瓷。X射线衍射结果表明:在0.25MPa的氮气压力下于1300℃反应烧结2h后在0.25MPa的氮气压力下1700℃及1750℃高温烧结2h,制备的样品的组成为β-sialon(Si6-zAlzOzN8-z,z=3)及β-Si3N4,随着烧结温度由1700℃升高至1750℃,β-sialon的相对质量分数由29.9%增加至56.8%。场发射扫描电镜观察结果表明:1750℃高温烧结样品的显微结构由大孔β-sialon及疏松的β-Si3N4基体组成。1750℃高温烧结后,样品的气孔率为28%,抗弯强度为92.5MPa。     

多孔碳化硅陶瓷的原位氧化反应制备及其性能

以SiC为陶瓷骨料,Al2O3作为添加剂,通过原位氧化反应制备了Sic多孔陶瓷,并对其氧化反应特性及性能进行了研究.结果表明:在1 300～1 500℃,随烧结温度的升高,SiC的氧化程度增加,SiC多孔陶瓷的强度逐渐增加,但开口孔隙率有所降低.莫来石相在1 500℃开始生成·当烧结温度升高到1 550℃时,莫来石大量生成,得到了孔结构相互贯通且颈部发育良好的莫来石结合SiC多孔陶瓷;由于在SiC颗粒表面上覆盖了致密的莫来石层,SiC的氧化受到抑制,开口孔隙率因而升高,SiC多孔陶瓷的强度因莫来石的大量生成而增加.由平均粒径为5.0um的SiC,并添加20%(质量分数)Al2O3,经1 550℃烧结2h制备的SiC多孔陶瓷具有良好的性能,其抗弯强度为158.7MPa、开口孔隙率为27.7%.     

轧膜成型法制备燃料电池NiO/YSZ多孔阳极材料的研究

以水基轧膜工艺制备出了不同粘结剂含量的NiO/氧化钇稳定氧化锆(YSZ)固体氧化物燃料电池多孔阳极材料。研究了粘结剂含量和制备工艺条件等对多孔阳极微结构和性能的影响。实验结果表明:轧膜坯体的烧结温度对NiO/YSZ阳极烧结体的孔隙率有着决定的影响;为获得较高孔隙率和一定孔径分布的阳极烧结体,轧膜生坯的烧结温度应不超过1450℃。此外,粘结剂含量对轧膜生坯的烧结行为及烧结体的性能也有明显的影响,在相同的烧结温度下,高粘结剂含量阳极烧结体的孔隙率和孔径范围明显高于低粘结剂含量的烧结体,其中,粘接剂含量5%的生坯烧结后得到的NiO/YSZ阳极材料具有较好的综合性能;此外,NiO/YSZ材料还原后所得Ni/YSZ金属陶瓷多孔阳极的电导率随试样烧结温度的升高而升高,随测试温度升高而降低,800℃下的其电导率可达150S/cm。     

316 L奥氏体不锈钢纤维高温氧化研究

利用失重法对316 L奥氏体不锈钢纤维的高温氧化动力学进行了研究,通过对氧化动力学曲线的分析可以得出:700℃时因氧化反应动力学曲线一直呈上升趋势,直至120 h后曲线开始平缓;900～1 000 ℃时氧化到一定阶段后,因氧化物(MoO3、Cr2O3等)的挥发均呈现一个下降趋势,之后氧化达到饱和状态基本不再变化;且达到饱和的时间随温度升高而减少.扫描电镜对高温氧化后的形貌观察发现700℃时碳化物(Cr23C6)大量析出,900℃下氧化后纤维表面呈密集颗粒状,温度再升高至1 000℃后,由于颗粒周围基体的氧化和氧化物的挥发,颗粒掉落严重.     

铜粉烧结毛细结构之研究

本研究针对球型、不规则及树枝状3种不同型态的纯铜粉进行不同温度之烧结,并分析烧结体之收缩率、孔隙率及渗透率特性.实验结果说明,各种铜粉比表面积以树枝状最大,不规则状次之,球型粉体最低.但随烧结温度的上升,3种不同铜粉之烧结体,皆会有体积收缩率上升、孔隙率下降及渗透率下降等现象.其中以表面积最大的3～5 μm树枝状粉体对温度的敏感性高,使孔隙率随温度变化最明显,其中并700℃烧结的毛细结构具有最高的孔隙率.铜粉的本质起始特性所造成的烧结体结构差异,对于渗透率有着关键的影响,树枝状铜粉烧结体孔隙率变化大,但其渗透率的值在10-12m2左右,明显低于35～115 μm球状铜粉在700℃烧结之毛细结构.     

硅线石一氧化铝混合物烧结体高温强度曲线的两种模式

实验表明，硅线石一氧化铝混合物烧结体的高温强度曲线有两种模式，一种变化剧裂，在１０００℃左右强度有突升，超过此温度后又有突降；另一种变化平缓，自８００℃以后缓慢下降。通过分析发现，烧结体中玻璃相的存在与否是造成上述差异的主要原因。     

烧结工艺和粘结剂对SiC泡沫陶瓷网络结构的影响

主要阐述了SiC基泡沫陶瓷的结构、性能、制造工艺和应用前景。使用了有机前驱体浸渍法制备SiC基泡沫陶瓷,通过比较在不同条件下(不同粘结剂含量和烧成温度保温时间)试样的常温耐压强度、热震稳定性、容重和孔隙率等性能参数,并用扫描电镜(SEM)对泡沫陶瓷显微结构进行了形貌分析,系统的分析实验条件对试样的影响。实验结果表明:SiC基泡沫陶瓷在1 450℃时的烧结保温3 h比保温2 h和4 h的热震次数多和抗压强度高;粘结剂的加入能够有效提高坯体的挂浆效果,较高温度烧结会导致烧结体产生大量玻璃相,降低其耐火度和高温强度。在1 450℃保温3 h粘结剂加入量为8%的SiC基泡沫陶瓷抗压强度为0.632 MPa,900℃加热、20℃水急冷其热震次数高达16次。烧结温度为1 450℃时制备的SiC基泡沫陶瓷过滤器具有较好的综合性能。     

多孔陶瓷分离膜支撑体的制备研究

采用氧化铝为主要原料制备出多孔陶瓷分离膜支撑体,对原料粉体做了TG/DSC曲线分析,研究了支撑体的烧结温度对收缩率的影响及烧结温度、保温时间和原料粉体粒径对孔结构、孔径的影响,造孔剂用量对孔隙率的影响。结果表明：在烧结温度为1200℃,保温时间4h,控制造孔剂用量大于20%时,制备出孔径分布均匀,孔隙率大于50%,符合透水要求的多孔陶瓷分离膜支撑体。