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液相烧结多孔碳化硅陶瓷的压缩形变研究
摘要：在1400℃-1900℃的热压温度下用1wt%Al2O3-1wt%Y2O3的添加剂采用液
相烧结法制备多孔碳化硅陶瓷。压缩断裂的纵向应变以更大的气孔率增长，且比横向应变
要大。压缩杨氏模量和断裂应变取决于测量方向，并随着晶界形成所致的比表面积的减小
而增大。但抗压强度和断裂能对测量方向不甚敏感。多孔碳化硅压制坯的抗压强度随晶界
面增大而增大。根据强度和晶界面关系的理论建模，可以推断出多孔碳化硅压制坯的晶界
面断裂是由剪切变形引起的，而不是压缩形变引起的。
关键词：抗压强度,孔隙率,液相烧结,碳化硅
1、引言
多孔性陶瓷广泛应用于过滤器、分离膜、催化剂载体；并由于其良好的热稳定性、机
械性和化学性而用于电化电池。我们之前的研究利用H、CO、N和Ar气体对多孔铝材
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和碳化硅陶瓷的透气性做了测验以此来研究多孔结构对传输气体的流量的影响。我们还制
备了有效的多孔性电化电池，通过沼气改良（CH+CO→2H+2CO）或者水煤气变换反
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应（CO+HO→H+CO）并分解CO、CO气体为固态碳和O气体（CO→C+1/2O）来
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促成氢的形成。
除了材料气孔和气体分子之间的化学反应外，还对多孔陶瓷的机械性能进行了研究。
公式1为断裂强度σ和孔隙率P的经验关系式。
其中，σ为P＝0%时的强度，b为实验参数。在多孔羟磷灰石陶瓷、碳化硅和铝材的
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实验中经常会用到经验关系式。实验证明多孔氧化铝陶瓷的抗压强度与相邻两个颗粒和煅
烧粉末压制坯中的颗粒数量之间的瓶颈区有关系。本论文对形变特性、杨氏模量和抗压强
度进行平行方向和垂直方向上的测量；通过对热压多孔碳化硅压制坯的观察，发现了各向
异性的机械性能。
2、实验
实验所用材料为Yakushima电子工业有限公司生产的碳化硅粉末，参数如下：化学
组份为0.66mass%的SiO，0.37mass%的C，0.004mass%的Al，0.013mass%的的
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Fe，粒度为800nm，比表面积为15.85m/g，等电点pH2.5。烧结添加剂为AlO（纯度
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＞99.99%，粒度310nm，比表面积10.8m/g，等电点pH8.0；日本东京Sumitomo
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化学工业有限公司制备）和YO（纯度＞99.99%，粒度290nm，比表面积15.0m/g，
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等电点pH7.5；日本东京Shin-Etsu化学工业有限公司制备）。按照SiC:AlO:YO＝
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1:0.01:0.01的重量比对这三种材料进行混合勾兑，并将其分散在固体含量为30vol%、pH
为5.0的双蒸馏水中。对其搅拌24小时然后置于石膏板上加以固化。压制成块的粉末配
合料放入充满氩气的器皿，置于碳模具上，1400℃-1900℃下热压2小时，压力为
39MPa。将烧结好的碳化硅试样切成5×5×6mm的长方柱。利用煤油介质的阿基米德法
对烧结试样的堆积密度进行测量；利用BET进
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