粉煤灰制备β —SiC 纳米粉体
2020-10-26徐宏武徐德华中国矿业大学离退休处江苏徐州008南京仙林尚东花园江苏南京0000
徐宏武,徐德华,何 嘉(.中国矿业大学离退休处,江苏 徐州 008;.南京仙林尚东花园, 江苏 南京 0000 )
β-SiC 是硬度稍次于金刚石的少数物质之一,但其韧性较优,有特殊的磨削性能,热稳定性最佳,抗辐照性和抗热振性极佳,广泛用于军工、民用高温耐热及抗热振材料;航空航天用先进复合材料;核潜艇用高端耐火材料;金属基、陶瓷基复合材料,特适宜于空间光学反射镜体系,已逐渐发展成为一种具有广阔应用前景的新型反射镜材料[1]。粉体技术定义 100% 且粒径 <30 μm 的粉体为超细粉体[2]。本文的纳米粉体至少有一维 100~1 nm 的粉体。传统制备 β-SiC 粉体,基本原料为 SiO2、Si、C,制备温度范围 1 500~2 100 ℃,或利用固相先驱体聚炭硅烷在一定气氛下直接热解的方法,或气相合成法 2 SiH4(g)+C2H4(g)=2 SiC(s)+6 H2(g),合成温度 1 500 ℃,或 Si+C=SiC,合成温度 1 380 ℃,或 SiO2+3 C=SiC+2 CO(g),合成温度为 1 450~1 600 ℃,原料 Si 的粒径 5 μm 左右,SiO2粒径为 50 μm 左右,或以 CH3SiCl3为原料的等离子体气相反应合成[3]。日本发明专利昭 47-2433 使用 Si、硅石、C 等在 1 700~1 900 ℃ 反应 10 h 制备 β-SiC 晶体。这些制备技术中的所用原料要求纯净,有的为易燃易爆物质,其制得、运输和储存成本较高。再者,合成温度较高,通常为 1 500~2 100 ℃,为此,反应系统工作条件严酷。这就给规模化生产增加了难度,使其经济效益和社会效益受到限制。ZL 201010570156.5 发明专利[4]利用粉煤灰、稻壳做原料,工业化制备出 β-SiC 纳米粉体,并首次制备出 β-SiC 纳米多芯“缆管”(Nano Multi-Core “Cable Duct”)。通过 XRD、TEM、EDS 测试表征了 β-SiC 纳米粉体。原料资源丰富,价廉易得,运输、保存方便,合成温度较低,工业化生产易行,制备过程产生的 CO 可回收再利用,为绿色合成,将产生巨大的经济效益和社会效益。……
