稻殼氮化硅基多孔陶瓷的低溫制備及性能研究.pdf

1、本課題采用低成本農(nóng)業(yè)廢棄物-稻殼為初始原料，經(jīng)過預處理后得到碳化稻殼，作為碳熱還原氮化-常壓燒結(jié)低溫制備Si3N4多孔陶瓷、Sialon多孔陶瓷及Si2N2O多孔陶瓷的硅源、碳源及成孔劑。研究了碳化過程對稻殼性能的影響，同時研究了燒結(jié)溫度、碳硅比、氧化鋁摻量、稻殼摻量對氮化硅基多孔陶瓷性能的影響，采用Archimedes法、三點彎曲法測量了燒結(jié)試樣顯氣孔率、密度及抗彎強度。通過XRD測定了燒結(jié)試樣的物相組成，并用SEM觀察其顯微形貌。<

2、br>　　本實驗選用的稻殼初始碳硅比為7.32，經(jīng)預處理后得到碳硅比為0.4-0.9的碳化稻殼。研究碳化稻殼C/SiO2對多孔陶瓷性能的影響。當選用碳化稻殼C/SiO2為0.7，在1450-1500℃下制備出的多孔陶瓷的物相組成為α-Si3N4和β-Si3N4，當燒結(jié)溫度為1550℃，燒成試樣主物相為β-Si3N4，比文獻記載低約200℃，其顯氣孔率為38.48％，抗彎強度為83.40MPa，從顯微結(jié)構(gòu)中可以看出陶瓷中孔隙分布均勻，孔徑

3、約為2μm，β-Si3N4呈團簇狀生長，長徑比約為6-8。
　　為進一步研究燒結(jié)助劑對氮化硅基多孔陶瓷性能影響，以C/SiO2為0.7的碳化稻殼和α-Si3N4為主要原料，研究Al2O3摻量對稻殼低溫制備氮化硅基多孔陶瓷性能的影響。結(jié)果表明:1450-1550℃下隨Al2O3摻量增加，燒成陶瓷的顯氣孔率減小，抗彎強度增大，抗氧化性能提高。Al2O3摻量為6％-9％時，在1500℃完成α→β的相變過程，溫度提高到1550℃，試樣的主

4、物相為β-Sialon，Al2O3摻量為6％時，顯氣孔率為35.98％，抗彎強度為103.75MPa，抗氧化性能較好。
　　以C/SiO2為0.3碳化稻殼為原料，添加5％氮化硅晶種，在1300℃氮氣氣氛下合成氧氮化硅粉體，粉體中位徑D50為3.50μm。以C/SiO2為0.3的碳化稻殼和氮化硅為主要原料，在1450℃到1500℃下一步制備氧氮化硅多孔陶瓷，研究碳化稻殼摻量對氧氮化硅多孔陶瓷性能的影響。研究表明:隨著稻殼摻量的增加，