引言

与金属材料相比，陶瓷材料具有耐高温、抗氧化、耐磨损、耐腐蚀等众多优点，因此广泛应用于化工、环保、能源、冶金、纺织、生物、航空、航天等领域。多孔陶瓷不仅具有陶瓷材料基本的特性，还由于其自身的孔隙率、可调的气孔孔径、气孔形状和分布，应用领域更加广泛，成为过滤、分离、分散、渗透、隔热、换热、吸声、隔音、吸附、载体用最理想材料。SiC陶瓷做为最常用的一种非氧化物陶瓷，具有良好的化学稳定性、高的机械强度和优异的抗热震性。不同工艺制备的SiC多孔陶瓷具有低密度、高强度、高孔隙率、高渗透性、比表面积大、抗腐蚀、抗氧化、抗热震性和耐高温性等特点，氧化物结合SiC陶瓷是采用黏土或其它氧化物陶瓷原料（SiO2，Al2O3，ZrO2等）作为添加剂加入，在氧化气氛中烧结，由于多相成份的存在使液相温度降低，同时SiC颗粒表面氧化物也成为液相，最终得到石英与莫来石等第二相将碳化硅颗粒结合在一起的碳化硅复相材料。氧化物结合碳化硅制品特点是工艺简单、烧结温度低，抗氧化性能好，已经在高温含尘气体净化、金属熔渣过滤等领域成熟应用。

1、多孔陶瓷孔隙形成机理分析

多孔陶瓷的孔隙产生的原因有两种，即颗粒堆积造孔和造孔剂造孔，如图1所示。陶瓷粉料一般形状不规则，粒径也有差异，表面粗糙度不一，自身高的硬度和脆性使得在成型时不会发生塑性变形，因此颗粒之间就会形成大量的孔隙。颗粒堆积形成的孔隙受到成型压力、颗粒尺寸等因素的影响，因此孔径难以控制，而且孔隙率往往无法满足多孔陶瓷的应用需求，需要添加适当的造孔剂来人为造孔。

从图1可以看出，由于陶瓷粉料之间堆积孔隙的存在，在添加造孔剂量少时，造孔剂将仅能填充陶瓷颗粒间隙，起不到造孔作用，只有在造孔剂量足够大时，即达到临界造孔剂时才能够有效造孔。

2、不同造孔剂含量多孔陶瓷性能分析

将所得样品的弯曲强度、显气孔率和总气孔率测试结果如图2所示。

3、样品微观形貌分析

材料性能的变化与微观组织的变化息息相关，所得到不同造孔剂添加量样品的微观形貌SEM照片如图3所示。

4、结论

（1）理论表明，氧化物结合SiC多孔陶瓷中造孔剂的添加量存在一个临界值，在造孔剂添加量小于该临界值时，造孔剂主要填充于颗粒堆积形成的空隙中，造孔作用不明显。

（2）不同造孔剂添加量样品的性能测试结果证实了氧化物结合SiC多孔陶瓷中造孔剂临界值的存在，即当造孔剂含量小于15%时，样品的气孔率和弯曲强度变化不大，当造孔剂量大于15%时，气孔率大幅上升，而弯曲强度急剧下降。综合考虑样品的弯曲强度和气孔率，造孔剂最佳的添加量为20%。

（3）样品的SEM照片直观地证实了当造孔剂添加量小于临界值时，微观结构变化不大，当添加量大于临界值时，样品内部出现大量贯通孔隙，在造孔剂添加量为20%时，微观结构孔隙均匀与性能测试结果一致。

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