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第三章 结果与分析
§3.1试验设计方案
本实验设计方案如下图所示，改变粘结剂（硅溶胶）加入量，保持其他
组分不变，并在不同的烧结制度下进行烧结。
1a 6 2 2b 8 3 3c 10 4 2a 6 2 2b 8 3 2c 10 4 3a 6 2 3b 8 3 3c 单位 10 4 % h 编号 粘结剂加入量 烧成温度保温时间 表3-1 试样编号
§3.2试验所得数据
SiC基泡沫陶瓷热震稳定性和常温抗压强度测试所得数据如下表所示：
编号 热震次数/次 抗压强度 1a 7 2b 11 3c 10 2a 13 2b 16 2c 15 3a 8 3b 13 3c 13 0.348 0.375 0.369 0.474 0.632 0.402 0.312 0.448 0.400 表3-2 常温抗压强度和抗热震次数数据 §3.3 烧结制度对热震稳定性和抗压强度的影响
实验证明，组成相同的坯体在温度升高时，产品机械强度的总趋势是增大的。随着烧结温度的升高，泡沫陶瓷的机械强度逐渐增加，孔隙率逐渐减小，同时其中的大孔逐渐变成细孔；若烧成温度过低，则样品不能完全烧
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结，抗压强低，；若烧成温度过高，产品会出现瓷化，这度会很样虽然可以满足抗压强度的要求，但性能会降低，如产品在实际应用当中过滤性能降 低。所以应根据样品的性能和原料组成来确定烧结温度
相同配方的试样在1450℃温度下烧结分别保温2小时、3小时、4小时，测得的SiC基泡沫陶瓷的热震性能参数如下图所示：
图3-1 SiC基泡沫陶瓷热震稳定性折线图
试样热震性能参数1816141210864200
1450°C保温2小时1450°C保温3小时1450°C保温4小时510粘结剂添加量/
图3-2 SiC基泡沫陶瓷常温抗压性能参数折线图
试样的抗压性能参数0.70.60.50.40.30.20.100510粘结剂添加量/
热震次数1450°C保温2小时1450°C保温3小时1450°C保温4小时
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抗压强度/MP河南科技大学毕业设计(论文)
从图中分析可知，试样的热震次数大致在烧结温度为1450℃保达温3小时到最大值，即在试验条件下，能取得较好热震稳定性的烧结工艺为1450℃保温3小时。
抗压强度如图3-2所示。试样的抗压强度在烧结温度为1450℃保达温3小时出现一个较大值，保温时间过大或过小时又趋于下降。在实验条件下，取得较大抗压强度的烧结工艺是1450℃保温3小时。
§3.5泡沫陶瓷的容重和孔隙率
本实验中SiC基泡沫陶瓷的容重和孔隙率如表3-3和表3-4：
编号 1a 2b 3c 2a 2b 2c 3a 3b 3c 容重（g/cm3） 0.42 0.44 0.52 0.45 0.55 0.53 0.53 0.54 0.69 表3-3 SiC基泡沫陶瓷的容重
编号 孔隙率(%) 1a 2b 3c 2a 2b 2c 3a 3b 3c 69.4 76.3 76.8 73.5 77.4 69.4 79.2 78.8 75.5 表3-4 泡沫陶瓷的孔隙率
从表3-3和表3-4可以看出，孔隙率越大，其容重越小，这是由于添加剂的加入改善了浆料的流动性和粘结性，使得泡沫内部能挂浆更均匀，能挂上更多的浆料，超过了这个范围，由于添加剂的加入会使得粘土颗粒表层的电位下降，颗粒之间的斥力减少，从而使其挂浆效果下降，容重减轻。孔隙率与容重一般成反比关系，容重越大其孔隙率越低。
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§3.6 粘结剂对sic基泡沫陶瓷性能影响
选用合适的粘结剂提高坯体的高温强度非常重要。在制备网眼多孔陶瓷的浆料中添加粘结剂，不仅有利于提高素坯干燥后的强度，而且能防止坯体在有机物排除过程中坍塌，随着粘结剂含量的增加，抗压强度则先增后减，说明粘结剂的用量并非越多越好。实验中若粘结剂过少，料浆粘结性差，料浆就不能更多更牢固地粘结在泡沫塑料丝网上；假如粘结剂太多，料浆粘结性太大时，在挤出多余料浆的同时，泡沫塑料丝网较难恢复原状。
硅溶胶作为粘合剂其本身与基质反应，能形成化学键，最后在烧结中成为制品的一部分。其作用主要是因为硅溶胶的Si-OH键经干燥脱水后，聚合形成了大量有Si-O-Si键结合的网状链，分散在硅溶胶的陶瓷粉料粘附在这些网状链上，这种牢固的网状链结构的形成，使素坯获得较高的干燥强度，有效地防止了坯体在有机物的排除过程中产生坍塌。这种独特的网状结构从低温开始直到1200℃都保持着，在坯体中与陶瓷基体产生结合，使最终烧结体具有较高的强度。
由实验数据可以得出,当粘结剂加入量为8%时试样的各个性能参数包括常温抗压性能和热震稳定性等都趋于最佳。
§3.7 SEM图像分析
图a
图b
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图c
图3-3 粘结剂加入量为8%时试样在保温不同时间下的扫描照片 a)1450℃保温2小时 b)1450℃保温3小时 c)1450℃保温4小时
从图中可以看出在1400℃时开始出现玻璃相，但仍存在缺陷和空隙。在
1450℃时的烧结玻璃相进一步增多，机体的致密性得到进一步改善。在1500℃时出现大量玻璃相，虽然这样机体致密性会更好，但生成的方石英相在冷却过程中发生体积转变，坯体收缩变形产生微裂纹，影响制品的抗压性能和孔隙率同时，随着烧结温度的升高，产生了更多的液相，也生成更多的气体，造成微观结构更多的缺陷。因而导致1500℃下烧结的样品整体性能低于其它温度下烧结的样品。
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