第25卷第8期 陈以心,等:多孔SC陶瓷的研究进展 2151 浸滤去除,陶瓷粉末则通过适当的溶液浸滤去除 烧结,并在烧制过程中产生气体从而使陶瓷体产生孔 参、李红伟等采用淀粉和石墨作为造孔剂,发现随隙;浆料发泡法则是通过物理或化学变化使得发泡剂 孔剂添加量的增加,烧结后的多孔陶瓷成品的孔在陶瓷浆料中直接产生稳定的气泡,再进行干燥和烧 率也呈上升趋势。当造孔剂添加量增加到一定程度后,结过程。杨彬等在浆料中添加少量淀粉使浆料固 造孔剂烧损率上升,陶瓷成品的孔率上升趋势变得不结,使用发泡成形法制备孔率为43%68%的多孔SiC 明显。 FUKUSHIMA等采用冷冻-燥法制备多孔陶瓷。冀树军凹将发泡法与凝胶注模工艺结合,研 siC陶瓷,避免造孔剂分解产生气体破坏孔隙结构。究了发泡搅拌速率对多孔SiC陶瓷孔隙形貌、孔径及 其过程如下:首先将SC粉末和添加剂加入明胶溶液孔径分布的影响。KIM等使用超临界态的CO2作为 并混合均匀,再注入模具并置于低温乙醇中使胶体凝发泡剂,聚碳硅烷(PCS)作为陶瓷前驱体,通过降低压 固结晶,最后使用真空冷冻干燥机使结晶的胶体升华。力使CO在前驱体中产生孔隙。他们制备的多孔SiC 釆用这种冷冻-干燥工艺制备的多孔SiC陶瓷具有较陶瓷孔隙分布均匀,形态良好,前驱体和烧结后的陶 高的孔率,同时通过控制结晶方向可获得具有各向异瓷样品断口形貌如图7所示。 性孔隙的多孔SiC陶瓷,其显微结构如图6所示l。 20m 100 um 图6-70℃下制备的多孔SC陶瓷SEM像 Fig 6 SEM images of porous SiC frozen at-70CI7(a)In parallel direction of freezing; (b) In perpendicular direction of 图7前驱体和烧结后的陶瓷样品的断口形貌2 Fig. 7 Typical fracture surfaces of foamed preceramics(a)and 24发泡成形法 sintered specimen(b) 发泡成形法是将气体或者可以通过后续处理产生 气体的物质加入陶瓷坯体或前驱体,然后再经过烧结 发泡成形法制备多孔SiC陶瓷的孔率、孔径及孔 得到多孔陶瓷,如图2(d)所示。与其他制备方法不同,径分布与浆料中的气体稳定性直接相关,其最大优点 发泡成形法是一种有效的制备闭孔陶瓷的工艺。发是孔隙结构不易产生缺陷,因此陶瓷成品具有较高强 泡成形可以分为粉末坯体发泡法和浆料发泡法,前者度。但是利用发泡成形法难以获得小范围孔径分布的 通常将可产生气体的物质与陶瓷粉末混合形成坯体后陶瓷。第 25 卷第 8 期 陈以心，等：多孔 SiC 陶瓷的研究进展 2151 浸滤去除，陶瓷粉末则通过适当的溶液浸滤去除。 李红伟等[16]采用淀粉和石墨作为造孔剂，发现随 着造孔剂添加量的增加，烧结后的多孔陶瓷成品的孔 率也呈上升趋势。当造孔剂添加量增加到一定程度后， 造孔剂烧损率上升，陶瓷成品的孔率上升趋势变得不 明显。FUKUSHIMA 等[17]采用冷冻−干燥法制备多孔 SiC 陶瓷，避免造孔剂分解产生气体破坏孔隙结构。 其过程如下：首先将 SiC 粉末和添加剂加入明胶溶液 并混合均匀，再注入模具并置于低温乙醇中使胶体凝 固结晶，最后使用真空冷冻干燥机使结晶的胶体升华。 采用这种冷冻−干燥工艺制备的多孔 SiC 陶瓷具有较 高的孔率，同时通过控制结晶方向可获得具有各向异 性孔隙的多孔 SiC 陶瓷，其显微结构如图 6 所示[17]。 图 6 −70 ℃下制备的多孔 SiC 陶瓷 SEM 像[17] Fig. 6 SEM images of porous SiC frozen at −70 ℃[17]: (a) In parallel direction of freezing; (b) In perpendicular direction of freezing 2.4 发泡成形法 发泡成形法是将气体或者可以通过后续处理产生 气体的物质加入陶瓷坯体或前驱体，然后再经过烧结 得到多孔陶瓷，如图 2(d)所示。与其他制备方法不同， 发泡成形法是一种有效的制备闭孔陶瓷的工艺[41]。发 泡成形可以分为粉末坯体发泡法和浆料发泡法，前者 通常将可产生气体的物质与陶瓷粉末混合形成坯体后 烧结，并在烧制过程中产生气体从而使陶瓷体产生孔 隙；浆料发泡法则是通过物理或化学变化使得发泡剂 在陶瓷浆料中直接产生稳定的气泡，再进行干燥和烧 结过程。杨彬等[19]在浆料中添加少量淀粉使浆料固 结，使用发泡成形法制备孔率为 43%~68%的多孔 SiC 陶瓷。冀树军[20]将发泡法与凝胶注模工艺结 合，研 究了发泡搅拌速率对多孔 SiC 陶瓷孔隙形貌、孔径及 孔径分布的影响。KIM 等[21]使用超临界态的 CO2作为 发泡剂，聚碳硅烷(PCS)作为陶瓷前驱体，通过降低压 力使 CO2在前驱体中产生孔隙。他们制备的多孔 SiC 陶瓷孔隙分布均匀，形态良好，前驱体和烧结后的陶 瓷样品断口形貌如图 7 所示。 图 7 前驱体和烧结后的陶瓷样品的断口形貌[21] Fig. 7 Typical fracture surfaces of foamed preceramics(a) and sintered specimen(b)[21] 发泡成形法制备多孔 SiC 陶瓷的孔率、孔径及孔 径分布与浆料中的气体稳定性直接相关，其最大优点 是孔隙结构不易产生缺陷，因此陶瓷成品具有较高强 度。但是利用发泡成形法难以获得小范围孔径分布的 陶瓷[3]