2148 中国有色金属学报 015年8月 多孔陶瓷材料孔隙都存在一定的分布范围。 2)多孔陶瓷中经常同时包含开孔和闭孔,这对于式中:元为热导率:c为样品比热容;p为样品密度 孔隙周围的应力分布存在一定影响。 a为样品热扩散系数。由于部分多孔SC陶瓷孔率较 3)样品中陶瓷颗粒的连接方式因制备方法不同高,在试验中脉冲光束可能直接透过样品,从而无法 而各异,但这种差异不会影响孔率。 得到正确的实验结果。因此,朱虹认为,需要在试 4)样品中可能存在反常的大尺寸孔隙或者其他样表面粘贴导电胶和与试样直径相同的铜片后再进行 缺陷,这将使得多孔陶瓷的强度下降。 试验。SC密度为32gm3,比热容为640J(kgK)3, 将其与测得的a值代入式(2)即可得到多孔SC的热导 1.3多孔SiC陶瓷的导热性能 率。EOM等国认为,当多孔SC陶瓷的孔率范围为 孔率和孔隙形貌对多孔陶瓷的导热性能影响较30%74%时,其热导率为282W/(mK) 大。对于孔隙分布均匀的多孔陶瓷而言,随着孔率提 高,其热导率逐步下降。但由于不同工艺制备的多孔 陶瓷材料的孔隙形貌存在较大差异,因此,多孔陶瓷2多孔SC陶瓷的制备方法 的传热过程也就相应地多变而复杂。目前,国内外对 显微结构各异的多孔陶瓷导热机制和热导率的计算方 多孔SiC陶瓷材料的制备方式较多,而不同的制 法进行了大量研究,并提出了多种计算方法和半经验备工艺也就导致不同的孔隙性质。本文作者通过成孔 公式,可以对某些特定结构的多孔陶瓷材料热导率进方式的不同将制备方法归为4类,即:颗粒堆积烧结 行预测。在实验过程中,利用激光脉冲法可以直法、模板法、添加造孔剂法和直接发泡成形法。图2 接测定多孔陶瓷的热扩散系数,然后通过式(2)计算材所示为通过这4类不同方法制备多孔SC陶瓷的示意 料的热导率 图 SiC powder mixture Drying, Impregnation remova or infiltration (c) Addition of Ceramic or O Sacrificial ceramIc precursor material or ceramIc precursor 图2多孔SiC陶瓷的制备方式示意图, Fig.2 Processing methods for production of porous SiC ceramics 5, 32:(a)Partial sintering:(b)Replica; (c)Sacrificial template; (d) Direct foaming2148 中国有色金属学报 2015 年 8 月 多孔陶瓷材料孔隙都存在一定的分布范围。 2) 多孔陶瓷中经常同时包含开孔和闭孔，这对于 孔隙周围的应力分布存在一定影响。 3) 样品中陶瓷颗粒的连接方式因制备方法不同 而各异，但这种差异不会影响孔率。 4) 样品中可能存在反常的大尺寸孔隙或者其他 缺陷，这将使得多孔陶瓷的强度下降。 1.3 多孔 SiC 陶瓷的导热性能 孔率和孔隙形貌对多孔陶瓷的导热性能影响较 大。对于孔隙分布均匀的多孔陶瓷而言，随着孔率提 高，其热导率逐步下降。但由于不同工艺制备的多孔 陶瓷材料的孔隙形貌存在较大差异，因此，多孔陶瓷 的传热过程也就相应地多变而复杂。目前，国内外对 显微结构各异的多孔陶瓷导热机制和热导率的计算方 法进行了大量研究，并提出了多种计算方法和半经验 公式，可以对某些特定结构的多孔陶瓷材料热导率进 行预测[28−30]。在实验过程中，利用激光脉冲法可以直 接测定多孔陶瓷的热扩散系数，然后通过式(2)计算材 料的热导率： λ = cρα (2) 式中：λ 为热导率；c 为样品比热容；ρ 为样品密度； α 为样品热扩散系数。由于部分多孔 SiC 陶瓷孔率较 高，在试验中脉冲光束可能直接透过样品，从而无法 得到正确的实验结果。因此，朱虹[30]认为，需要在试 样表面粘贴导电胶和与试样直径相同的铜片后再进行 试验。SiC 密度为 3.2 g/cm3 ，比热容为 640 J/(kg·K)[31]， 将其与测得的α 值代入式(2)即可得到多孔SiC的热导 率。EOM 等[3]认为，当多孔 SiC 陶瓷的孔率范围为 30%~74%时，其热导率为 2~82 W/(m·K)。 2 多孔 SiC 陶瓷的制备方法 多孔 SiC 陶瓷材料的制备方式较多，而不同的制 备工艺也就导致不同的孔隙性质。本文作者通过成孔 方式的不同将制备方法归为 4 类，即：颗粒堆积烧结 法、模板法、添加造孔剂法和直接发泡成形法。图 2 所示为通过这 4 类不同方法制备多孔 SiC 陶瓷的示意 图[3, 32]。 图 2 多孔 SiC 陶瓷的制备方式示意图[3, 32] Fig. 2 Processing methods for production of porous SiC ceramics[3, 32]: (a) Partial sintering; (b) Replica; (c) Sacrificial template; (d) Direct foaming