蜂窝陶瓷是由许多平行贯通的孔道组成的陶瓷，因其耐冲击，重量轻等特点，多用于作为汽车尾气催化剂载体上。目前，陶瓷载体多采用堇青石为基体，主要利用堇青石蜂窝陶瓷孔壁薄，热膨胀系数小的特点，但是由于堇青石蜂窝陶瓷烧成范围窄，热导率低，负载的催化剂易脱落而导致催化失效，也限制了其推广应用。碳化硅蜂窝陶瓷由于其高耐磨、高耐腐蚀、高导热系数、热稳定性好等特点，在作为催化剂载体方面具有不可替代的研究价值。
本文在回顾了碳化硅多孔陶瓷和蜂窝陶瓷载体研究现状的基础上，系统开展了多孔碳化硅蜂窝陶瓷的制备研究，通过添加造孔剂、无压烧结及挤出成型技术等制备技术研究，实现蜂窝陶瓷壁上再造孔，最终制备出高孔隙率的多孔碳化硅蜂窝陶瓷，分析了多孔蜂窝陶瓷的烧结性能、力学性能、显微结构、物相组成及孔结构特性，为多孔碳化硅蜂窝陶瓷的应用奠定了重要基础。主要研究内容及结论如下:
(1)添加造孔剂制备多孔碳化硅陶瓷
以竹炭/硅溶胶、淀粉和氧化铁为造孔剂，采用无压烧结技术，制备多孔碳化硅陶瓷，研究表明:竹炭/硅溶胶为造孔剂时，多孔碳化硅陶瓷的相对密度随着造孔剂含量的增加而降低，线收缩率和失重率呈上升趋势，而抗弯强度则相反，陶瓷断面孔洞逐渐增加;淀粉为造孔剂时，多孔陶瓷的密度规律与前者相似，线收缩率先上升后降低然后又上升，失重率上升而强度下降;氧化铁为造孔剂时，多孔陶瓷的密度随着造孔剂含量上升而下降，线收缩率降低，失重率增加，抗弯强度的变化与造孔剂含量有关，孔洞多为通孔结构。造孔剂的加入均没有影响碳化硅陶瓷的物相组成。
(2)挤出成型法碳化硅蜂窝陶瓷的制备
采用挤出成型技术，改变不同含水量，制备了表面光滑的碳化硅蜂窝陶瓷坯体，并借助无压烧结技术，制备了蜂窝碳化硅陶瓷。研究表明，碳化硅蜂窝陶瓷的相对密度随含水量上升，先上升后下降，线收缩率和失重率则先下降后上升，抗弯强度则是先升高后降低，其值均在10 MPa以上，添加剂不影响蜂窝陶瓷的物相组成。
(3)添加造孔剂结合挤出成型制备多孔碳化硅蜂窝陶瓷
以淀粉、氧化铁为造孔剂，采用挤出成型和无压烧结技术，制备了多孔碳化硅蜂窝陶瓷。研究表明，随造孔剂含量上升，多孔碳化硅蜂窝陶瓷的相对密度逐渐下降，线收缩率降低，失重率上升，抗弯强度降低，强度值均在8 MPa以上;孔洞多为圆球形闭孔结构，总孔体积上升，孔径增大。以氧化铁为造孔剂时，烧结和力学性能与淀粉的规律相似，但孔洞大多为通孔结构，孔径分布0.2～0.9μm之间。
- 作 者：
- 朱林
- 学科专业：
- 材料工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 浙江大学
- 导师姓名：
- 郭兴忠
- 学位年度：
- 2013
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
