[01808798]多层孔筋结构的碳化硅基复合泡沫陶瓷及其制备方法

随着能源消耗及环境污染日益严重,工业上对高效环保的燃烧技术的需求逐渐增强。多孔介质燃烧具有稳定性好、效率高、可燃极限宽和污染物（特别是NOx和CO）排放低的显著优点,是一种集节能、减排和环保于一身的燃烧技术。泡沫陶瓷因耐高温、化学性能稳定和对气体的压力损失小的优点被广泛用作多孔介质燃烧器。但是,通过有机泡沫浸渍法制备的泡沫陶瓷由于有机模板的分解形成的中空孔筋以及在孔筋表面残留大量的缺陷,致使泡沫陶瓷的力学性能及抗热震性能差。碳化硅自身的高热导率和低线膨胀率赋予碳化硅泡沫陶瓷优异的热震稳定性能,被认为是制备多孔介质燃烧器用泡沫陶瓷最有前途的材料。然而,碳化硅泡沫陶瓷在高温、富氧环境下的氧化造成碳化硅泡沫陶瓷的使用寿命大幅降低。本发明将碳化硅、氧化铝微粉、硅微粉、木质素磺酸铵、聚羧酸盐和水混匀,制得浆体Ⅰ;将氧化铝微粉、硅源、聚羧酸盐和水混匀,制得浆体Ⅱ。再将聚氨酯海绵浸渍于浆体Ⅰ中,挤压或离心甩浆,干燥,600～850℃保温0.5～3h,得到碳化硅泡沫陶瓷预烧体;然后用浆体Ⅱ对碳化硅泡沫陶瓷预烧体进行真空浸渍,甩浆后干燥,最后在高温烧成,制得多层孔筋结构的碳化硅基复合泡沫陶瓷。所制备的介质材料的常温耐压强度为2.5～3.2MPa;1100℃水冷循环次数为15～20次;在空气气氛下经1500℃氧化10小时后SiC氧化率低于5%。本发明制备的多层孔筋结构的碳化硅基复合泡沫陶瓷是基于毛细管力的吸附以及高温空气气氛下的原位反应烧结,不涉及特殊的喷涂工艺和保护性气氛,故工艺简单和成本低。多层结构赋予孔筋在机械应力或热应力下能有效地对裂纹进行偏转或增加裂纹扩展的路径,显著提高了材料的断裂韧性,进而亦提高了材料的抗热震性能。另一方面,在碳化硅孔筋表面原位形成的连续莫来石涂层,与碳化硅基体连接良好且能有效地阻挡高温下氧气对碳化硅孔筋的扩散而造成碳化硅的氧化,起到优良的抗氧化作用。本发明具有工艺简单和成本低的特点,所明制备的具有多层孔筋结构的碳化硅基复合泡沫陶瓷的机械强度高、抗热震性能好和高温抗氧化性能优良,为多孔介质燃烧器的长寿化具有重要意义。暂无暂无