稻殼制備高性能硅質(zhì)多孔陶瓷的研究.pdf

1、稻殼作為農(nóng)業(yè)廢棄物，主要元素為C、O、H和Si，且雜質(zhì)含量低，并含有高活性的無定形SiO2。預(yù)處理后，為低溫常壓下碳熱還原氮化法制備高性能硅質(zhì)多孔陶瓷提供硅源、碳源及成孔劑。研究了燒結(jié)溫度、燒結(jié)助劑種類及摻量、稻殼摻量等對硅質(zhì)多孔陶瓷（包括多孔β-Si3N4陶瓷、多孔α-Si3N4陶瓷、多孔碳化硅陶瓷及多孔氧氮化硅陶瓷）性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　以C/SiO2為0.7的碳化稻殼和α-Si3N4為原料，MgO-CeO2為燒

2、結(jié)助劑，研究了CeO2摻量和燒結(jié)溫度對制備多孔β-Si3N4陶瓷性能的影響。當(dāng)CeO2的摻量為4-5％、1500-1550℃下可制備出多孔β-Si3N4陶瓷，其顯氣孔率為45.78-42.81％，抗彎強(qiáng)度為49.44-82.09 MPa;當(dāng)CeO2摻量為5％、1550℃的多孔β-Si3N4陶瓷中，長柱狀β-Si3N4發(fā)育良好。
　　以C/SiO2為0.7的碳化稻殼和α-Si3N4為原料，研究燒結(jié)助劑種類及摻量、稻殼摻量對稻殼制備多

3、孔α-Si3N4陶瓷性能的影響。當(dāng)La2O3摻量為2-4％、1400-1450℃時，試樣中主晶相為α-Si3N4，α-Si3N4相發(fā)育良好。當(dāng)La2O3摻量為4％，燒結(jié)溫度為1450℃時，所得多孔α-Si3N4陶瓷的綜合性能最佳，抗彎強(qiáng)度達(dá)最大值(60.45 MPa)，顯氣孔率為26.84％，介電常數(shù)為4.65。改變稻殼摻量可以明顯提高多孔陶瓷的顯氣孔率;介電常數(shù)隨著顯氣孔率的增加而急劇下降。
　　以C/SiO2為0.6的碳化稻殼

4、和SiC為原料，研究燒結(jié)溫度和燒結(jié)助劑種類及摻量對稻殼制備多孔碳化硅陶瓷性能的影響。當(dāng)燒成溫度為1550℃時，Al2O3摻量為6％時，成功制備出多孔碳化硅陶瓷，陶瓷斷面孔洞較多，晶粒為六方狀的α-SiC，當(dāng)燒成溫度為1550℃時，Al2O3摻量為4-6％時，多孔碳化硅陶瓷的宏觀性能較好，顯氣孔率為27.88-30.35％，抗彎強(qiáng)度為40.67-42.49 MPa。
　　以C/SiO2為0.4的碳化稻殼為主要原料，添加少量燒結(jié)助劑，

5、研究燒結(jié)溫度和稻殼摻量對稻殼制備多孔氧氮化硅陶瓷性能的影響。在1400-1450℃保溫2h燒成了以氧氮化硅為主相的多孔陶瓷。摻70-80％的碳化稻殼在1450-1500℃下燒成的多孔陶瓷的綜合性能較好，其抗彎強(qiáng)度為31.84-53.76 MPa，顯氣孔率為42.76-27.83％。摻70％碳化稻殼1500℃燒成試樣中，Si2N2O晶粒呈板狀，氣孔分布均勻;該多孔陶瓷的抗氧化性優(yōu)異，在1100℃的空氣氣氛中煅燒1h，氧化增重量僅為2.57