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竹炭基碳化硅陶瓷材料制备的研究

张建  
【摘要】: 本论文以毛竹(Phyllosachys pubescens)竹炭为原料,采用高温渗硅法和溶胶凝胶法,制备竹炭基SiC陶瓷材料,并借助DSC、FT-IR、SEM-EDS和XRD等对其结构和性能进行表征分析。具体内容如下所述: (1)竹炭的理化性能指标,竹炭的固定碳含量88.91%,基本上符合本实验的需要。 (2)采用高温渗硅和溶胶凝胶法,以竹炭粉、硅粉为原料,分别加入一定量的酚醛树脂和二氧化硅溶胶,充分混合均匀,固化成型,并在1500~1800℃、Ar气氛下烧结反应0.5 h,最后制备出SiC陶瓷材料。 (3)在竹炭转变为SiC的过程中伴随明显的热现象,化学键是Si-O键向Si-C键的转化;竹炭的孔结构很好的保留在SiC材料中,并在表面发现大量的Si元素,同时还存在少量SiC晶须;该材料是一种以SiC为主包含微量Si和C的多相组分的复合材料。 (4)两种方法制备的SiC陶瓷材料密度分别为0.73g/cm3和1.14g/cm3;高温渗硅法在1650℃时对苯和TVOC的吸附率较高,分别为5.25%和2.38%,溶胶凝胶法在1650℃时对苯和氨的吸附率较高,分别为6.14%和3.55%;SiC材料具有较低的电阻率,平均为15.22?﹒cm,是很好的半导体材料;该材料的耐腐蚀率均在99%以上,另外还具有很好抗氧化性能和耐高温性能。 (5)采用多孔介质理论对硅和硅溶胶在竹炭孔隙中的渗透路径和机理进行了探讨。


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