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碳化硅质高温陶瓷膜的低温烧成工艺

时间:2025-10-27

  1. 实验过程

  本实验以碳化硅骨料、章村土系结合剂和核桃壳粉为原料,通过等静压成型工艺和低温烧结制备了碳化硅质高温陶瓷膜材料。实验过程中,首先将碳化硅骨料与章村土系结合剂和核桃壳粉按一定比例混合,经过球磨处理,制备出均匀的浆料。然后将浆料倒入模具中,采用等静压成型工艺成型,成型压力分别为50 MPa、70 MPa和90 MPa,以研究成型压力对坯体强度的影响。成型后的坯体在1250~1270°C的温度范围内进行烧结,烧结时间保持一致,以研究烧成温度对膜材料强度、孔径、气孔率和透气阻力的影响。

碳化硅台阶环.jpg

  2. 结构分析

  烧结后的碳化硅陶瓷膜通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和压汞仪等手段进行结构分析。SEM结果显示,烧结助剂在烧结过程中起到了连接碳化硅颗粒的作用,形成了陶瓷的骨架结构。随着烧结助剂含量的增加,碳化硅陶瓷膜的孔隙率从42%降低到35%,同时平均孔径从3.5μm降低到2.1μm。XRD分析表明,烧结过程中没有发生相转变,烧结体的XRD扫描谱线与原料粉体的谱线符合程度较高。压汞仪测试结果显示,烧结助剂含量为30%时,碳化硅陶瓷膜的孔径分布较为均匀,孔径大小集中在2.1μm左右。

  3. 结论

  实验结果表明,采用低温烧成工艺可以有效降低碳化硅陶瓷膜的制备能耗。当成型压力为70 MPa、烧成温度为1250~1270°C时,制品综合性能较优。烧结助剂的加入对碳化硅陶瓷膜的微观结构和性能有显著影响,随着烧结助剂含量的增加,膜的孔隙率和孔径均有所降低,膜的强度和分离性能得到提高。因此,通过优化烧结助剂含量和烧结温度,可以制备出高强度、孔径均匀的碳化硅陶瓷膜,为碳化硅陶瓷膜的工业化生产提供了理论依据。


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