CN114874014A - 多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法 - Google Patents

多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114874014A
CN114874014A CN202210598091.8A CN202210598091A CN114874014A CN 114874014 A CN114874014 A CN 114874014A CN 202210598091 A CN202210598091 A CN 202210598091A CN 114874014 A CN114874014 A CN 114874014A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon carbide
cordierite
porous material
porous
reticular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210598091.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114874014B (zh
Inventor
梁雄
赵冬贤
李亚伟
潘丽萍
桑绍柏
王庆虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Original Assignee
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Science and Engineering WUSE filed Critical Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority to CN202210598091.8A priority Critical patent/CN114874014B/zh
Publication of CN114874014A publication Critical patent/CN114874014A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114874014B publication Critical patent/CN114874014B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/0615—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances the burned-out substance being a monolitic element having approximately the same dimensions as the final article, e.g. a porous polyurethane sheet or a prepreg obtained by bonding together resin particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/424—Carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/48—Organic compounds becoming part of a ceramic after heat treatment, e.g. carbonising phenol resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/606—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本发明涉及一种多孔介质燃烧用堇青石‑碳化硅网状多孔材料及制备方法。其技术方案是：将碳化硅、红柱石、高岭土、羧甲基纤维素和水混匀，制得浆体Ⅰ；将堇青石微粉、活性氧化铝粉、氢氧化镁、硅微粉和碳源、聚羧酸盐和水混匀，制得浆体Ⅱ。再将聚氨酯海绵浸渍于浆体Ⅰ中，对辊挤压，干燥，300～600℃保温0.5～3h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后用浆体Ⅱ进行真空浸渍，干燥后得到堇青石‑碳化硅网状多孔材料坯体；最后在空气气氛和1100～1350℃条件下保温2～4h，制得多孔介质燃烧用堇青石‑碳化硅网状多孔材料。本发明具有工艺简单和成本低的特点，所制制品的孔结构均匀、高温红外发射率高、抗热震性能和高温抗水蒸气氧化性能优良。

Description

多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法
技术领域
本发明属于多孔介质燃烧技术用介质材料领域。尤其涉及一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法。
背景技术
多孔介质燃烧技术是气体燃料在三维网状多孔介质内的“超绝热”稳定燃烧，具有燃烧效率高、超低排放以及清洁利用低热值燃料的特点，对提高化石能源利用率、降低碳排放意义重大。当前，该技术已在低温领域(＜600℃)得到了规模化推广，如家用加热器、暖风机、汽车加热系统等，涉及的介质材料有金属合金网和炭纤维毡。然而，对于冶金、建材和化工等碳排放大户，其窑炉温度以高于1000℃为主，现有的介质材料不耐高温、抗水蒸气氧化能力差或在燃烧器频繁启/停过程中因抗热震性能不足而发生损毁，导致该技术还未在上述窑炉规模化应用。因此，开发高温燃烧领域(＞1000℃)用多孔介质材料已受到本领域技术人员的关注。
碳化硅网状多孔陶瓷因热导率高、红外辐射率高和线膨胀系数低的优势而被广泛应用于高温多孔介质燃烧用介质材料。通常，碳化硅网状多孔陶瓷采用有机泡沫浸渍法，然后经高温烧结制得。然而，在烧结过程中，碳化硅多孔陶瓷因海绵模板的分解形成中空孔筋以及在孔筋表面残留大量的缺陷，导致碳化硅多孔陶瓷的力学性能及抗热震性能差。再者，在多孔介质燃烧器的服役过程中，碳化硅网状多孔陶瓷长期处于高温、水蒸气和氧化环境中，致使碳化硅多孔陶瓷的严重氧化，进而大幅降低碳化硅多孔陶瓷的抗热震性能和高温辐射效率。因而，如何提高碳化硅网状多孔陶瓷的强度、抗热震性能和高温抗水蒸气氧化是制备长寿命、热效率高碳化硅多孔介质燃烧器的关键。
目前技术人员为解决碳化硅网状多孔陶瓷的力学性能以及抗氧化性能差等问题进行了深入的研究和技术开发：
如“一种碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法”(CN202110757194.X)专利技术，该技术采用有机泡沫浸渍法制备碳化硅泡沫陶瓷，通过二次烧结以及浸渍技术将硅粉与有机溶剂填充碳化硅骨架的中空孔洞内，再经高温烧结，制备碳化硅泡沫陶瓷。此技术所制备的碳化硅泡沫陶瓷虽因碳化硅中空骨架内β-SiC的形成对提高材料的机械性能有利，但无法抵抗高温水蒸气氧化环境下的腐蚀，SiC的高温水蒸气氧化势必会形成SiO2，其高温晶型转变引起的体积效应会显著降低碳化硅泡沫陶瓷的抗热震性能；并且，碳化硅泡沫陶瓷内SiC的大量氧化会造成高温辐射性能急剧降低。
又如“提高碳化硅泡沫陶瓷高温抗氧化性能的表面涂层制备方法”(CN102503520B)专利技术，该技术在保护气氛下通过离子溅射镀膜机在碳化硅泡沫陶瓷表面溅射一层金属Al，然后经高温氧化制备致密的氧化铝抗氧化涂层，具有良好的抗氧化性能。但是，该技术所需设备投入大、工艺复杂，碳化硅泡沫陶瓷表面形成的氧化铝涂层因高温红外发射率低而显著降低了碳化硅泡沫陶瓷的高温辐射性能；此外，在碳化硅泡沫陶瓷表面形成氧化铝抗氧化涂层仅单纯提高了材料的抗氧化能力，并未协同提高碳化硅泡沫陶瓷的力学性能及抗热震性能。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和成本低的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，用该方法制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料机械强度高、抗热震性能好、抗水蒸气氧化能力强和高温红外辐射效率优异。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
步骤一、将70～85wt％的碳化硅、10～22wt％的红柱石和5～10wt％的高岭土混合，得混合粉I；再向混合粉I中外加0.2～1.0wt％的羧甲基纤维素和25～45wt％的水，搅拌30～60min，制得浆体I。
步骤二、按活性氧化铝粉∶氢氧化镁∶硅微粉的摩尔比为2∶2∶5配料，混合，即得混合粉II，将55～70wt％的堇青石微粉、5～15wt％的碳源和10～30wt％的混合粉II均匀混合，即得混合粉III，再向混合粉III中加入0.3～1wt％的聚羧酸盐和25～45wt％的水，球磨2～4h，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵浸入所述浆体I中，浸渍10～30min，对辊挤压，在90～110℃条件下干燥12～24h；再以1～3℃/min的速率升温至300～600℃，保温0.5～3h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后将所述碳化硅网状多孔材料预制体浸入浆体II中，抽真空至500～2500Pa，保压5～30min，离心甩浆，在90～110℃条件下干燥12～24h，得到堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体。
步骤四、将所述堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体置入高温炉内，在空气气氛中，以2～5℃/min的速率升温至1100～1350℃，保温2～4h，随炉冷却至室温，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
所述碳化硅的平均粒度≤45μm；碳化硅的SiC含量≥97wt％.
所述红柱石的平均粒度≤5μm；红柱石的Al2O3含量≥55wt％。
所述高岭土的平均粒度≤45μm。
所述堇青石微粉的平均粒度≤3μm，纯度≥97％。
所述硅微粉的平均粒度≤0.5μm，纯度≥97％。
所述活性氧化铝粉的平均粒度≤2μm，纯度≥99％。
所述氢氧化镁的平均粒度≤3μm，纯度≥98％。
所述碳源为炭黑、球状沥青和碳微球中的一种或两种；所述碳源的平均粒度≤2.5μm，纯度≥99％。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：
本发明将碳化硅、红柱石、高岭土、羧甲基纤维素和水混匀，制得浆体I；将堇青石微粉、活性氧化铝粉、氢氧化镁、硅微粉和碳源、聚羧酸盐和水混匀，制得浆体II。再将聚氨酯海绵浸渍于浆体I中，对辊挤压，干燥，300～600℃保温0.5～3h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后用浆体II对碳化硅网状多孔材料预制体进行真空浸渍，干燥，在空气气氛和1100～1350℃条件下保温2～4h，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。由于本发明基于浆料的涂覆、浸渍以及高温原位反应烧结，不涉及特殊的喷涂工艺和高温烧结，制备工艺简单、成本低廉。
本发明采用真空浸渍-原位烧结技术，在对碳化硅网状多孔坯体进行预烧的基础上，通过真空浸渍工艺使浆体II浸渗到碳化硅孔筋内部的同时且附着在碳化硅孔筋表面，经高温原位反应烧结构筑四层结构的堇青石-碳化硅复合孔筋(包括堇青石涂层、铝硅酸盐过渡层、碳化硅骨架层以及堇青石填充层)，协同提高堇青石-碳化硅网状多孔材料的力学性能、抗热震性能、高温抗水蒸气氧化与高温红外辐射效率，达到增加多孔介质燃烧器的寿命与加热效率的目的。本发明的显著进步还在于：
首先，四层结构的堇青石-碳化硅复合孔筋中因铝硅酸盐过渡层是在高温烧结过程中堇青石涂层与碳化硅骨架层中的Al3+和Si4+的相互扩散，经高温反应烧结而具备致密性，进而形成了连续致密的过渡层，能有效阻碍堇青石-碳化硅网状多孔材料在使用过程中的H2O(g)/O2(g)渗入，达到抗水蒸气的目的，赋予所制备的堇青石-碳化硅网状多孔材料优异的抗水蒸气氧化能力。
其次，对于高温辐射而言，当涂层表面微孔的孔径大小与近红外波长(0.76～2.5μm)相似时，可实现入射光的多次吸收而强化近场红外捕获能力，达到提高涂层近红外发射率的目的；本发明在浆体II中引入微米级碳源，碳源在烧结过程中会发生烧失现象而形成孔洞，进而在堇青石涂层表面形成大量微孔，可协同提高堇青石涂层的近场红外捕获能力，进而增加堇青石-碳化硅网状多孔材料高温红外辐射效率。
再者，对于四层结构堇青石-碳化硅复合孔筋，由于堇青石层的线膨胀系数较碳化硅骨架层的低，能促使材料在降温过程中在堇青石涂层表面原位形成残余压应力；而残余压应力可有效抑制堇青石-碳化硅网状多孔材料在热冲击过程中的裂纹萌生和扩展，进而大幅提高堇青石-碳化硅网状多孔材料的抗热震性能。同时，在四层结构堇青石-碳化硅复合孔筋的堇青石填充中，由于碳源的烧失而形成大量微孔，同样也能起到材料在热震过程中钝化裂纹尖端、阻碍热应力裂纹的进一步扩展，达到提高堇青石-碳化硅网状多孔材料抗热震性能的效果。
本发明制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料经检测：常温耐压强度为2.5～4.2MPa；1100℃水冷循环次数为25～40次；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料在50vol％O2和50vol％水蒸气的条件下，经1350℃氧化100小时后的SiC氧化率为1.4～4.2％；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料用于多孔介质燃烧器在1200～1350℃条件下的辐射效率为85～94％。
因此，本发明具有工艺简单和成本低的特点，所明制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的机械强度高、抗热震性能好、抗水蒸气氧化能力优良以及高温红外辐射效率高。
附图说明
图1为本发明制备的一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的孔筋断口SEM形貌图；
图2为图1所示多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的孔筋表面SEM形貌图；
图3为图1所示的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的孔筋局部放大SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述碳化硅的平均粒度≤45μm；碳化硅的SiC含量≥97wt％.
所述红柱石的平均粒度≤5μm；红柱石的Al2O3含量≥55wt％。
所述高岭土的平均粒度≤45μm。
所述堇青石微粉的平均粒度≤3μm，纯度≥97％。
所述硅微粉的平均粒度≤0.5μm，纯度≥97％。
所述活性氧化铝粉的平均粒度≤2μm，纯度≥99％。
所述氢氧化镁的平均粒度≤3μm，纯度≥98％。
所述碳源的平均粒度≤2.5μm，纯度≥99％。
实施例1
一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将70～72wt％的碳化硅、19～22wt％的红柱石和9～10wt％的高岭土混合，得混合粉I；再向混合粉I中外加0.3～0.6t％的羧甲基纤维素和25～30wt％的水，搅拌30～35min，制得浆体I。
步骤二、按活性氧化铝粉∶氢氧化镁∶硅微粉的摩尔比为2∶2∶5配料，混合，即得混合粉II，将55～58wt％的堇青石微粉、13～15wt％的碳源和27～30wt％的混合粉II均匀混合，即得混合粉III，再向混合粉III中加入0.3～0.6wt％的聚羧酸盐和28～33wt％的水，球磨2～3h，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵浸入所述浆体I中，浸渍10～15min，对辊挤压，在95～100℃条件下干燥12～16h；再以1～2℃/min的速率升温至300～400℃，保温0.5～1.5h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后将所述碳化硅网状多孔材料预制体浸入浆体II中，抽真空至500～1000Pa，保压5～15min，离心甩浆，在90～100℃条件下干燥12～16h，得到堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体。
步骤四、将所述堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体置入高温炉内，在空气气氛中，以2～3℃/min的速率升温至1100～1150℃，保温2～3h，随炉冷却至室温，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
所述碳源为炭黑。
本实施例制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料经检测：常温耐压强度为2.5～3.6MPa；1100℃水冷循环次数为30～40次；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料在50vol％O2和50vol％水蒸气的条件下，经1350℃氧化100小时后的SiC氧化率为1.4～2.8％；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料用于多孔介质燃烧器在1200～1350℃条件下的辐射效率为85～90％。
实施例2
一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将72～74wt％的碳化硅、18～20wt％的红柱石和8～9wt％的高岭土混合，得混合粉I；再向混合粉I中外加0.2～0.5wt％的羧甲基纤维素和30～35wt％的水，搅拌40～45min，制得浆体I。
步骤二、按活性氧化铝粉∶氢氧化镁∶硅微粉的摩尔比为2∶2∶5配料，混合，即得混合粉II，将58～60wt％的堇青石微粉、11～14wt％的碳源和25～29wt％的混合粉II均匀混合，即得混合粉III，再向混合粉III中加入0.5～0.8wt％的聚羧酸盐和38～43wt％的水，球磨2.5～3.5h，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵浸入所述浆体I中，浸渍15～20min，对辊挤压，在100～105℃条件下干燥14～18h；再以1.5～2.5℃/min的速率升温至350～450℃，保温1.5～2.5h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后将所述碳化硅网状多孔材料预制体浸入浆体II中，抽真空至800～1800Pa，保压10～15min，离心甩浆，在95～105℃条件下干燥14～18h，得到堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体。
步骤四、将所述堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体置入高温炉内，在空气气氛中，以3～4℃/min的速率升温至1150～1200℃，保温2.5～3.5h，随炉冷却至室温，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
所述碳源球状沥青。
本实施例制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料经检测：常温耐压强度为2.9～4.0MPa；1100℃水冷循环次数为25～36次；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料在50vol％O2和50vol％水蒸气的条件下，经1350℃氧化100小时后的SiC氧化率为2.0～3.5％；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料用于多孔介质燃烧器在1200～1350℃条件下的辐射效率为88～94％。
实施例3
一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将75～77wt％的碳化硅、16～18wt％的红柱石和7～8wt％的高岭土混合，得混合粉I；再向混合粉I中外加0.6～0.9wt％的羧甲基纤维素和35～40wt％的水，搅拌55～60min，制得浆体I。
步骤二、按活性氧化铝粉∶氢氧化镁∶硅微粉的摩尔比为2∶2∶5配料，混合，即得混合粉II，将62～65wt％的堇青石微粉、8～10wt％的碳源和26～28wt％的混合粉II均匀混合，即得混合粉III，再向混合粉III中加入0.7～1.0wt％的聚羧酸盐和25～30wt％的水，球磨3～4h，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵浸入所述浆体I中，浸渍20～25min，对辊挤压，在100～105℃条件下干燥16～20h；再以2～3℃/min的速率升温至400～500℃，保温2～3h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后将所述碳化硅网状多孔材料预制体浸入浆体II中，抽真空至1000～2000Pa，保压15～20min，离心甩浆，在100～110℃条件下干燥16～20h，得到堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体。
步骤四、将所述堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体置入高温炉内，在空气气氛中，以4～5℃/min的速率升温至1200～1250℃，保温3～4h，随炉冷却至室温，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
所述碳源为碳微球。
本实施例制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料经检测：常温耐压强度为3.0～4.2MPa；1100℃水冷循环次数为27～37次；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料在50vol％O2和50vol％水蒸气的条件下，经1350℃氧化100小时后的SiC氧化率为2.8～4.2％；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料用于多孔介质燃烧器在1200～1350℃条件下的辐射效率为86～92％。
实施例4
一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将77～80wt％的碳化硅、14～16wt％的红柱石和6～7wt％的高岭土混合，得混合粉I；再向混合粉I中外加0.5～0.8wt％的羧甲基纤维素和40～45wt％的水，搅拌35～40min，制得浆体I。
步骤二、按活性氧化铝粉∶氢氧化镁∶硅微粉的摩尔比为2∶2∶5配料，混合，即得混合粉II，将65～68wt％的堇青石微粉、9～11wt％的碳源和22～24wt％的混合粉II均匀混合，即得混合粉III，再向混合粉III中加入0.3～0.6wt％的聚羧酸盐和30～35wt％的水，球磨2～3h，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵浸入所述浆体I中，浸渍25～30min，对辊挤压，在105～110℃条件下干燥18～22h；再以1～2℃/min的速率升温至450～550℃，保温2～3h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后将所述碳化硅网状多孔材料预制体浸入浆体II中，抽真空至1200～2200Pa，保压20～25min，离心甩浆，在90～100℃条件下干燥18～22h，得到堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体。
步骤四、将所述堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体置入高温炉内，在空气气氛中，以2～3℃/min的速率升温至1250～1300℃，保温2～3h，随炉冷却至室温，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
所述碳源为炭黑和球状沥青的混合物。
本实施例制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料经检测：常温耐压强度为2.8～3.8MPa；1100℃水冷循环次数为26～37次；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料在50vol％O2和50vol％水蒸气的条件下，经1350℃氧化100小时后的SiC氧化率为1.5～3.2％；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料用于多孔介质燃烧器在1200～1350℃条件下的辐射效率为85～89％。
实施例5
一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将80～83wt％的碳化硅、12～14wt％的红柱石和5～6wt％的高岭土混合，得混合粉I；再向混合粉I中外加0.4～0.7wt％的羧甲基纤维素和28～33wt％的水，搅拌50～55min，制得浆体I。
步骤二、按活性氧化铝粉∶氢氧化镁∶硅微粉的摩尔比为2∶2∶5配料，混合，即得混合粉II，将60～62wt％的堇青石微粉、10～13wt％的碳源和24～28wt％的混合粉II均匀混合，即得混合粉III，再向混合粉III中加入0.5～0.8wt％的聚羧酸盐和35～40wt％的水，球磨2.5～3.5h，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵浸入所述浆体I中，浸渍15～20min，对辊挤压，在100～105℃条件下干燥16～20h；再以1.5～2.5℃/min的速率升温至500～600℃，保温1.5～2.5h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后将所述碳化硅网状多孔材料预制体浸入浆体II中，抽真空至1500～2500Pa，保压25～30min，离心甩浆，在95～105℃条件下干燥16～20h，得到堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体。
步骤四、将所述堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体置入高温炉内，在空气气氛中，以3～4℃/min的速率升温至1200～1250℃，保温2.5～3.5h，随炉冷却至室温，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
所述碳源为球状沥青和碳微球的混合物。
本实施例制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料经检测：常温耐压强度为2.9～4.2MPa；1100℃水冷循环次数为28～39次；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料在50vol％O2和50vol％水蒸气的条件下，经1350℃氧化100小时后的SiC氧化率为1.9～3.0％；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料用于多孔介质燃烧器在1200～1350℃条件下的辐射效率为87～92％。
实施例6
一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将82～85wt％的碳化硅、10～12wt％的红柱石和5～6wt％的高岭土混合，得混合粉I；再向混合粉I中外加0.7～1.0wt％的羧甲基纤维素和38～43wt％的水，搅拌45～50min，制得浆体I。
步骤二、按活性氧化铝粉∶氢氧化镁∶硅微粉的摩尔比为2∶2∶5配料，混合，即得混合粉II，将68～70wt％的堇青石微粉、5～8wt％的碳源和21～24wt％的混合粉II均匀混合，即得混合粉III，再向混合粉III中加入0.3～0.6wt％的聚羧酸盐和40～45wt％的水，球磨2.5～3.5h，制得浆体II。
步骤三、将聚氨酯海绵浸入所述浆体I中，浸渍20～25min，对辊挤压，在95～100℃条件下干燥20～24h；再以1.5～2.5℃/min的速率升温至400～500℃，保温0.5～1.5h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后将所述碳化硅网状多孔材料预制体浸入浆体II中，抽真空至1200～2000Pa，保压20～25min，离心甩浆，在100～110℃条件下干燥20～24h，得到堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体。
步骤四、将所述堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体置入高温炉内，在空气气氛中，以4～5℃/min的速率升温至1300～1350℃，保温3～4h，随炉冷却至室温，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
所述碳源为炭黑和碳微球的混合物。
本实施例制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料经检测：常温耐压强度为2.7～3.9MPa；1100℃水冷循环次数为29～40次；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料在50vol％O2和50vol％水蒸气的条件下，经1350℃氧化100小时后的SiC氧化率为2.0～3.8％；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料用于多孔介质燃烧器在1200～1350℃条件下的辐射效率为86～92％。
本具体实施方式与现有技术相比，具有如下积极效果：
本具体实施方式将碳化硅、红柱石、高岭土、羧甲基纤维素和水混匀，制得浆体I；将堇青石微粉、活性氧化铝粉、氢氧化镁、硅微粉和碳源、聚羧酸盐和水混匀，制得浆体II。再将聚氨酯海绵浸渍于浆体I中，对辊挤压，干燥，300～600℃保温0.5～3h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后用浆体II对碳化硅网状多孔材料预制体进行真空浸渍，干燥，在空气气氛和1100～1350℃条件下保温2～4h，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。由于本具体实施方式基于浆料的涂覆、浸渍以及高温原位反应烧结，不涉及特殊的喷涂工艺和高温烧结，制备工艺简单、成本低廉。
本具体实施方式采用真空浸渍-原位烧结技术，在对碳化硅网状多孔坯体进行预烧的基础上，通过真空浸渍工艺使浆体II浸渗到碳化硅孔筋内部的同时且附着在碳化硅孔筋表面，经高温原位反应烧结构筑四层结构的堇青石-碳化硅复合孔筋，所制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料如附图所示：图1为本实施例1制备的一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的孔筋断口SEM形貌图；图2为图1所示多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的孔筋表面SEM形貌图；图3为图1所示的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的孔筋局部放大SEM图。从图1可以看出堇青石-碳化硅网状多孔材料的孔筋具有四层结构，孔筋截面由外向内分别为堇青石涂层1、铝硅酸盐过渡层2、碳化硅骨架层3以及堇青石填充层4，四层结构孔筋的形成，赋予堇青石-碳化硅网状多孔材料优异的机械强度；从图2可以看出堇青石-碳化硅网状多孔材料的骨架表面存在大量尺寸约5微米的微孔，能显著提高堇青石-碳化硅网状多孔材料的高温红外辐射性能；从图3可以看出堇青石涂层与碳化硅骨架间存在致密的过渡，一方面能在高温下阻碍水蒸气向碳化硅骨架的渗入，起到抗水蒸气氧化的作用；另一方面，连续过渡层的存在表明堇青石涂层与碳化硅骨架层具有优良的界面特性，在堇青石-碳化硅网状多孔材料制备过程中能促进的堇青石涂层因与碳化硅骨架层的线膨胀系数不匹配而产生残余压应力，能显著提高材料的抗热震性能。本具体实施方式的显著进步还在于：
首先，四层结构的堇青石-碳化硅复合孔筋中因铝硅酸盐过渡层是在高温烧结过程中堇青石涂层与碳化硅骨架层中的Al3+和Si4+的相互扩散，经高温反应烧结而具备致密性，进而形成了连续致密的过渡层，能有效阻碍堇青石-碳化硅网状多孔材料在使用过程中的H2O(g)/O2(g)渗入，达到抗水蒸气的目的，赋予所制备的堇青石-碳化硅网状多孔材料优异的抗水蒸气氧化能力。
其次，对于高温辐射而言，当涂层表面微孔的孔径大小与近红外波长(0.76～2.5μm)相似时，可实现入射光的多次吸收而强化近场红外捕获能力，达到提高涂层近红外发射率的目的；本具体实施方式在浆体II中引入微米级碳源，碳源在烧结过程中会发生烧失现象而形成孔洞，进而在堇青石涂层表面形成大量微孔，可协同提高堇青石涂层的近场红外捕获能力，进而增加堇青石-碳化硅网状多孔材料高温红外辐射效率。
再者，对于四层结构堇青石-碳化硅复合孔筋，由于堇青石层的线膨胀系数较碳化硅骨架层的低，能促使材料在降温过程中在堇青石涂层表面原位形成残余压应力；而残余压应力可有效抑制堇青石-碳化硅网状多孔材料在热冲击过程中的裂纹萌生和扩展，进而大幅提高堇青石-碳化硅网状多孔材料的抗热震性能。同时，在四层结构堇青石-碳化硅复合孔筋的堇青石填充中，由于碳源的烧失而形成大量微孔，同样也能起到材料在热震过程中钝化裂纹尖端、阻碍热应力裂纹的进一步扩展，达到提高堇青石-碳化硅网状多孔材料抗热震性能的效果。
本具体实施方式制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料经检测：常温耐压强度为2.5～4.2MPa；1100℃水冷循环次数为25～40次；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料在50vol％O2和50vol％水蒸气的条件下，经1350℃氧化100小时后的SiC氧化率为1.4～4.2％；所述堇青石-碳化硅网状多孔材料用于多孔介质燃烧器在1200～1350℃条件下的辐射效率为85～94％。
因此，本具体实施方式具有工艺简单和成本低的特点，所明制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的机械强度高、抗热震性能好、抗水蒸气氧化能力优良以及高温红外辐射效率高。

Claims (10)

1.一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
步骤一、将70～85wt％的碳化硅、10～22wt％的红柱石和5～10wt％的高岭土混合，得混合粉I；再向混合粉I中外加0.2～1.0wt％的羧甲基纤维素和25～45wt％的水，搅拌30～60min，制得浆体I；
步骤二、按活性氧化铝粉∶氢氧化镁∶硅微粉的摩尔比为2∶2∶5配料，混合，即得混合粉II，将55～70wt％的堇青石微粉、5～15wt％的碳源和10～30wt％的混合粉II均匀混合，即得混合粉III，再向混合粉III中加入0.3～1wt％的聚羧酸盐和25～45wt％的水，球磨2～4h，制得浆体II；
步骤三、将聚氨酯海绵浸入所述浆体I中，浸渍10～30min，对辊挤压，在90～110℃条件下干燥12～24h；再以1～3℃/min的速率升温至300～600℃，保温0.5～3h，得到碳化硅网状多孔材料预制体；然后将所述碳化硅网状多孔材料预制体浸入浆体II中，抽真空至500～2500Pa，保压5～30min，离心甩浆，在90～110℃条件下干燥12～24h，得到堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体；
步骤四、将所述堇青石-碳化硅网状多孔材料坯体置入高温炉内，在空气气氛中，以2～5℃/min的速率升温至1100～1350℃，保温2～4h，随炉冷却至室温，制得多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
2.如权利要求1所述的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述碳化硅的平均粒度≤45μm；碳化硅的SiC含量≥97wt％。
3.如权利要求1所述的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述红柱石的平均粒度≤5μm；红柱石的Al2O3含量≥55wt％。
4.如权利要求1所述的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述高岭土的平均粒度≤45μm。
5.如权利要求1所述的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述堇青石微粉的平均粒度≤3μm，纯度≥97％。
6.如权利要求1所述的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述硅微粉的平均粒度≤0.5μm，纯度≥97％。
7.如权利要求1所述的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述活性氧化铝粉的平均粒度≤2μm，纯度≥99％。
8.如权利要求1所述的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述氢氧化镁的平均粒度≤3μm，纯度≥98％。
9.如权利要求1所述的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法，其特征在于所述碳源为炭黑、球状沥青和碳微球中的一种或两种；所述碳源的平均粒度≤2.5μm，纯度≥99％。
10.一种多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料，其特征在于所述多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料是根据权利要求1～9项中任一项所述多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料的制备方法所制备的多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料。
CN202210598091.8A 2022-05-30 2022-05-30 多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法 Active CN114874014B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210598091.8A CN114874014B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210598091.8A CN114874014B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114874014A true CN114874014A (zh) 2022-08-09
CN114874014B CN114874014B (zh) 2023-03-24

Family

ID=82678645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210598091.8A Active CN114874014B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114874014B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4673658A (en) * 1986-04-25 1987-06-16 Corning Glass Works Cordierite ceramics containing silicon carbide whisker reinforcement
CN1552670A (zh) * 2003-12-12 2004-12-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 网眼多孔陶瓷的制备方法
CN1621125A (zh) * 2004-10-13 2005-06-01 中国科学院上海硅酸盐研究所 低温烧结高耐火度网眼碳化硅陶瓷过滤器及制备方法
CN1800097A (zh) * 2006-01-18 2006-07-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种碳化硅─堇青石复合多孔陶瓷及其制备方法
CN1994974A (zh) * 2006-12-20 2007-07-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 多孔陶瓷的孔壁碳化硅涂层及其制备方法
US20100159150A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Glen Harold Kirby Methods for making environmental barrier coatings and ceramic components having cmas mitigation capability
CN102775163A (zh) * 2012-07-25 2012-11-14 江苏省陶瓷研究所有限公司 一种碳化硅-堇青石复相陶瓷窑具及其制备方法
CN105541334A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 武汉科技大学 多层孔筋结构的碳化硅基复合泡沫陶瓷及其制备方法
CN106220211A (zh) * 2016-07-26 2016-12-14 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于超材料的碳化硅复合材料吸波陶瓷及其制备方法
CN114180986A (zh) * 2021-11-18 2022-03-15 武汉科技大学 一种多孔介质燃烧用有序孔碳化硅多孔材料及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4673658A (en) * 1986-04-25 1987-06-16 Corning Glass Works Cordierite ceramics containing silicon carbide whisker reinforcement
CN1552670A (zh) * 2003-12-12 2004-12-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 网眼多孔陶瓷的制备方法
CN1621125A (zh) * 2004-10-13 2005-06-01 中国科学院上海硅酸盐研究所 低温烧结高耐火度网眼碳化硅陶瓷过滤器及制备方法
CN1800097A (zh) * 2006-01-18 2006-07-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种碳化硅─堇青石复合多孔陶瓷及其制备方法
CN1994974A (zh) * 2006-12-20 2007-07-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 多孔陶瓷的孔壁碳化硅涂层及其制备方法
US20100159150A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Glen Harold Kirby Methods for making environmental barrier coatings and ceramic components having cmas mitigation capability
CN102775163A (zh) * 2012-07-25 2012-11-14 江苏省陶瓷研究所有限公司 一种碳化硅-堇青石复相陶瓷窑具及其制备方法
CN105541334A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 武汉科技大学 多层孔筋结构的碳化硅基复合泡沫陶瓷及其制备方法
CN106220211A (zh) * 2016-07-26 2016-12-14 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于超材料的碳化硅复合材料吸波陶瓷及其制备方法
CN114180986A (zh) * 2021-11-18 2022-03-15 武汉科技大学 一种多孔介质燃烧用有序孔碳化硅多孔材料及其制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAO, XINBIN等: "Effect of aluminum on performances of cordierite-SiCW composite ceramics for high-temperature sensible thermal storage", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *
WANG YANXIANG等: "Influence of different sintering aids on properties of silicon carbide reticulated porous ceramics", 《JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY》 *
万方豪等: "含堇青石涂层碳化硅网状多孔陶瓷的制备及燃烧特性", 《硅酸盐学报》 *
任耘等: "骨料对堇青石-莫来石窑具材料结构与性能的影响", 《陶瓷科学与艺术》 *
梁雄: "多孔介质燃烧用碳化硅网状多孔陶瓷的制备及性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *
许立亮等: "堇青石-碳化硅质燃气多孔板的研制", 《陶瓷工程》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114874014B (zh) 2023-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105541334B (zh) 多层孔筋结构的碳化硅基复合泡沫陶瓷及其制备方法
CN109437943B (zh) 一种Cf/C-SiC-ZrB2复合材料及其制备方法
CN110423119B (zh) 一种耐烧蚀C/SiC陶瓷基复合材料的制备方法
CN112759423B (zh) 一种涂层炭炭复合材料坩埚及制备方法
CN112537962B (zh) 一种SiC涂层的制备方法
CN113526973B (zh) 一种具有双界面相的透波陶瓷基复合材料及其制备方法
CN107141005A (zh) 氮化硅纤维增强二氧化硅和氮化硼陶瓷基复合材料及其制备方法和应用
CN113666765A (zh) 一种连续纤维增强高熵陶瓷基复合材料及其制备方法
CN107399983A (zh) 一种反应烧结碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法
CN114524674A (zh) 一种防热-隔热-承载一体化轻质碳-陶复合材料及其制备方法
CN113387724A (zh) 一种碳/碳复合材料表面耐高温长寿命复合涂层及制备方法
CN114874014B (zh) 多孔介质燃烧用堇青石-碳化硅网状多孔材料及制备方法
CN114920575A (zh) 一种高性能陶瓷连接件及其制备方法和应用
CN108609603B (zh) 一种含有石墨烯涂层的碳泡沫及其制备方法
CN115894085B (zh) 一种复合陶瓷涂层材料及其制备方法和应用
CN115894082B (zh) 一种(ZrHfTiTaNb)C-W金属高熵陶瓷改性C/C复合材料及其制备方法
CN112723898A (zh) 一种天然气化学气相沉积炉用炭/炭内胆的制备方法
CN114988908B (zh) 高温多孔介质燃烧用刚玉-六铝酸钙多孔陶瓷及制备方法
CN115806442A (zh) 一种SiC/SiC-SiBYYb复合材料及制备方法
CN114315390A (zh) 一种碳/碳复合材料表面宽温域长寿命抗氧化涂层及低温制备方法
CN113024283B (zh) 一种SiCf/SiC复合材料表面抗辐照抗空气氧化复合涂层及其制备方法
CN115611647A (zh) 耐极端环境碳基复合材料主动热疏导和长寿命防氧化烧蚀结构及制备方法
CN114436679A (zh) 一种防热-隔热-承载一体化轻质碳-陶复合材料及其制备方法
CN114315405A (zh) 前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法
CN114763598A (zh) 一种长寿命环境障碍涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant