專利名稱：制備碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法制備方法。
背景技術(shù)：
隨著特種陶瓷材料需求的日益增大，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本已成為 目前特種陶瓷材料研究的熱點(diǎn)。燃燒合成工藝具有工藝簡便、投資少、不需要 復(fù)雜、昂貴的工藝裝備和設(shè)備，燃燒過程中高溫?fù)]發(fā)掉雜質(zhì)而使產(chǎn)物純化、節(jié) 能、生產(chǎn)效率高、周期短、成本低、可以得到非平衡相及亞穩(wěn)相、可以利用反 應(yīng)物的化學(xué)能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無機(jī)材料的合成和緊實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，在工程陶瓷的制備方 面極具優(yōu)勢。燃燒合成是利用外部熱源將原料粉或預(yù)先壓制成一定密度的坯件 進(jìn)行局部或整體加熱，當(dāng)溫度達(dá)到點(diǎn)燃溫度時(shí)，撤掉外部熱源，利用原料顆粒 發(fā)生的固-固或氣-固反應(yīng)放出的大量反應(yīng)熱使反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，最后所有原 料反應(yīng)完畢得到反應(yīng)產(chǎn)物。多孔材料是指具有一定尺寸和數(shù)量的孔隙結(jié)構(gòu)的材料，通?？紫抖容^大， 孔隙結(jié)構(gòu)作為有用的結(jié)構(gòu)存在?？紫兜某叽?、數(shù)量和分布是影響多孔材料性能 的主要因素，而這些特征可以通過制備工藝來調(diào)整控制。陶瓷、金屬和有機(jī)物 材料都可以制成多孔結(jié)構(gòu)，利用多孔材料的孔隙結(jié)構(gòu)可以滿足結(jié)構(gòu)和功能的不 同需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用低成本、高效率的方法制備碳化硅多孔陶瓷。 上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)制備碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法，其組成包括多孔陶瓷的設(shè)計(jì)、制粉、 燃燒合成，所述的燃燒合成是將干燥后的粉體以松散的形式倒入模具中，并在 模具旁邊堆放一層引燃劑，開始燃燒合成時(shí)，接通加熱電阻的電源，使其發(fā)熱，將引燃劑點(diǎn)燃，在引燃劑的作用下，粉體也開始燃燒，在粉體燃燒40-60s后， 在壓頭上施加100-150t的壓力，使其成型，并一直保持此壓力直至其冷卻至室溫o所述的制備碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法，所述的設(shè)計(jì)是根據(jù)需要得到多 孔碳化硅陶瓷的性能要求，計(jì)算出碳化硅的成分及其配比，其中鈦粉、無定形 石墨粉的重量份數(shù)比4: 1，與硅粉、無定形石墨粉的重量份數(shù)比7: 3,兩種混 合物混合在一起的重量比例為1: l或l: 3，然后將配好的粉倒入球磨機(jī)中，進(jìn) 行的球磨，最終形成混合均勻的粉體，將粉體從球磨機(jī)中取出，放入容器中并 進(jìn)行干燥。這個(gè)技術(shù)方案有以下有益效果1. 燃燒合成法制備碳化硅多孔陶瓷具有減重、過濾、催化、減震、分離等 作用，可用于石油、化工、宇航、冶煉、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域。2. 由于燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量的氣體需要排出，且在燃燒過程中存在液相，因 此可以生產(chǎn)出氣孔率很大的多孔陶瓷。3. 本發(fā)明對(duì)所使用的材料純度的要求相對(duì)較低，因此可以降低制備成本；4. 本發(fā)明所使用的燒結(jié)合成時(shí)的能量為材料自燃而得到的，除了引燃之外 不需要額外的能量，故可以節(jié)能；5. 本發(fā)明得到的多孔陶瓷最終的純度很高；6. 本發(fā)明可以得到非平衡相、亞穩(wěn)相；7. 本發(fā)明可以利用反應(yīng)物的化學(xué)能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無機(jī)物的合成和緊實(shí)。 本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:一種制備碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法，其組成包括多孔陶瓷的設(shè)計(jì)、 制粉、燃燒合成，所述的燃燒合成是將干燥后的粉體以松散的形式倒入模具5 中，并在模具旁邊堆放一層引燃劑，并在模具的其他空間內(nèi)加入填充物3。開始 燃燒合成時(shí)，接通加熱電阻4的電源6，使其發(fā)熱，將引燃劑點(diǎn)燃。在引燃劑的 作用下，粉體也開始燃燒，在粉體燃燒40-60s后，在壓頭上1施加100-150t 的壓力，使其成型，并一直保持此壓力直至其冷卻至室溫。 ，所述的設(shè)計(jì)是根據(jù)需要得到多孔碳化硅陶瓷的性能要求，主要是指孔隙率， 計(jì)算出碳化硅的成分及其配比，其中鈦粉、無定形石墨粉的重量份數(shù)比4: 1，與硅粉、無定形石墨粉的重量份數(shù)比7: 3，兩種混合物混合在一起的重量比例為l: l或l: 3,然后將配好的粉倒入球磨機(jī)中，進(jìn)行的球磨，最終形成混合均 勻的粉體，將粉體從球磨機(jī)中取出，放入容器中并進(jìn)行干燥。 實(shí)施例2:1. 配粉分別稱取一定量的Ti粉、Si粉和C粉，它們的配比為Ti:Si:O 8:7:5。分別稱取40克Ti粉，35克Si粉和25克無定形石墨粉。并稱取10克 Ti和C粉做引燃劑，其中Ti粉8克，C粉2克。2. 混料將已經(jīng)稱取好的三種粉料混合在一起，并進(jìn)行干燥，干燥溫度控 制在100度左右，干燥時(shí)間為3小時(shí)。3. 熱壓將干燥后的粉體松散裝入模具，并加入引燃劑，在模具內(nèi)空余部 分內(nèi)填入填充物。之后給電阻加熱器通電，使引燃劑燃燒，隨即點(diǎn)燃Si-C-Ti 體系。在Si-C-Ti體系燃燒45秒后在壓頭上施加100-150t的壓力，并保持。 直到所模具的溫度降低至室溫。此時(shí)所得到的產(chǎn)物的相對(duì)密度為64%。實(shí)施例3:1. 配粉分別稱取一定量的Ti粉、Si粉和C粉，它們的配比為Ti:Si:O 24:7:9。分別稱取60克Ti粉，17. 5克Si粉和22. 5. 5克無定形石墨粉。并稱 取10克Ti和C粉做引燃劑，其中Ti粉8克，C粉2克。2. 混料將已經(jīng)稱取好的三種粉料混合在一起，并進(jìn)行干燥，干燥溫度控 制在100度左右，干燥時(shí)間為3小時(shí)。干燥后將粉體轉(zhuǎn)移到球磨機(jī)中進(jìn)行球磨， 時(shí)間為12小時(shí)。3. 熱壓將干燥后的粉體松散裝入模具，并加入引燃劑，在模具內(nèi)空余部 分內(nèi)填入填充物。之后給電阻加熱器通電，使引燃劑燃燒，隨即點(diǎn)燃Si-C-Ti 體系。在Si-C-Ti體系燃燒45秒后在壓頭上施加100-150t的壓力，并保持。 直到所模具的溫度降低至室溫。此時(shí)所得到的產(chǎn)物的相對(duì)密度為45%。
權(quán)利要求
1.一種制備碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法，其組成包括多孔陶瓷的設(shè)計(jì)、制粉、燃燒合成，其特征是所述的燃燒合成是將干燥后的粉體以松散的形式倒入模具中，并在模具旁邊堆放一層引燃劑，開始燃燒合成時(shí)，接通加熱電阻的電源，使其發(fā)熱，將引燃劑點(diǎn)燃，在引燃劑的作用下，粉體也開始燃燒，在粉體燃燒40-60s后，在壓頭上施加100-150t的壓力，使其成型，并一直保持此壓力直至其冷卻至室溫。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法，其特征是所述的設(shè)計(jì)是根據(jù)需要得到多孔碳化硅陶瓷的性能要求，計(jì)算出碳化硅的成分及其配比，其中鈦粉、無定形石墨粉的重量份數(shù)比4: 1，與硅粉、無定形石墨 粉的重量份數(shù)比7: 3，兩種混合物混合在一起的重量比例為1: l或l: 3，然 后將配好的粉倒入球磨機(jī)中，進(jìn)行的球磨，最終形成混合均勻的粉體，將粉體 從球磨機(jī)中取出，放入容器中并進(jìn)行干燥。
全文摘要
制備碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法，隨著特種陶瓷材料需求的日益增大，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本已成為目前特種陶瓷材料研究的熱點(diǎn)。本發(fā)明組成包括多孔陶瓷的設(shè)計(jì)、制粉、燃燒合成，所述的燃燒合成是將干燥后的粉體以松散的形式倒入模具中，并在模具旁邊堆放一層引燃劑，開始燃燒合成時(shí)，接通加熱電阻的電源，使其發(fā)熱，將引燃劑點(diǎn)燃，在引燃劑的作用下，粉體也開始燃燒，在粉體燃燒40-60s后，在壓頭上施加100-150t的壓力，使其成型，并一直保持此壓力直至其冷卻至室溫。本發(fā)明應(yīng)用于材料領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C04B38/00GK101333112SQ200710072419
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者周玉鋒, 孟松鶴, 左洪波, 張宇民, 杜善義, 赫曉東, 韓杰才 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)