溶胶和微粉添加量对原位莫来石结合SiC陶瓷膜支撑体性能的影响

刘家栋^1,2，彭志坚¹，刘开琪^2,3，刘庆祝^2,3，陈运法^2,3

1. 中国地质大学(北京)工程技术学院2. 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室3. 中国科学院大学材料与光电研究中心

摘 要：以d₅₀=247. 0μm的SiC颗粒为主原料,分别加入12. 5%、17. 5%、22. 5%（w）的混合溶胶（由正硅酸乙酯和铝溶胶按1∶6质量比配成）,或分别加入5%、10%、15%（w）的混合微粉(由d₅₀=20. 9μm的SiC微粉和α-Al₂O₃微粉按质量比1∶2. 5配成)作为原位莫来石结合的添加剂,并外加12. 5%（w）的d₅₀=28. 1μm的木炭粉为造孔剂,采用模压成型,在1 400℃烧结3 h制备多孔SiC陶瓷膜支撑体。研究了两种添加剂对多孔陶瓷膜支撑体显气孔率、抗弯强度、孔径大小分布和透气性能的影响,并分析了试样的物相组成和断口形貌。结果表明:试样在烧结后均形成了莫来石结合相;随着溶胶添加量的增加,试样抗弯强度呈增长趋势,孔隙率逐渐减小;随着微粉添加量的增加,试样的孔隙率逐渐减小,抗弯强度呈先增大后减小的变化趋势。添加溶胶制备的莫来石结合多孔SiC支撑体具有更好的贯通气孔结构和力学性能,其中,添加17. 5%（w）溶胶的试样具有良好的力学性能和透气性能,其抗弯强度达到28. 2 MPa,孔隙率为37. 2%,平均孔径为89. 6μm,阻力降为41. 0 Pa。

关键词：碳化硅;瓷膜膜支撑体;原位莫来石结合;正硅酸乙酯;铝溶胶;阻力降;