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SiC多孔陶瓷在酸碱环境中的腐蚀行为开题报告

 2020-04-30 04:04  

1. 研究目的与意义(文献综述)

多孔陶瓷是一类包含大量孔隙的陶瓷材料,其发展始于20世纪70年代。SiC陶瓷按其结构可以分为致密SiC陶瓷和多孔SiC陶瓷两大类,SiC多孔陶瓷是近几十年发展起来的新型结构陶瓷材料,在结构陶瓷中占有重要的地位,并凭借其优良的综合性能,已大量应用于航空航天、汽车制造、石油化工、钢铁冶炼及微电子等各个领域,在半导体工业中的应用优势也十分明显。[1-3] 它除了有孔率较高、体积密度小和比表面积大等一般多孔陶瓷的优点外,还有硬度大、耐高温、耐腐蚀、热导率高、热膨胀系数低和抗热震等 SiC 自身的优良物理性质,[4,5]具有比金属和金属间化合物好的高温强度和抗蠕变性能,比氧化物陶瓷好的热导率和抗热震性能,[6]在许多领域有着其他多孔陶瓷不可替代的应用。[7,8]

关于SiC陶瓷的化学腐蚀,国内外主要开展了在熔融碳酸钠及硫酸钠盐中的腐蚀研究,近年来对其电化学腐蚀、水热腐蚀、氧化与燃烧腐蚀等也开展了一些研究。潘牧等[9]对SiC材料的高温氧化与腐蚀展开了研究,分析讨论SiC腐蚀氧化机理、影响因素、气氛和融盐等的影响,比较了SiC材料在不同条件下的氧化腐蚀情况,同时指出了存在的问题。Daejong等[10]在模拟压水反应堆环境中控制溶解氢,在此条件下进行腐蚀试验,研究表明溶解氢可有效延缓SiO2的生成,使得材料的失重进一步减小,故能够显著降低碳化硅的腐蚀速率。但是在酸碱环境中,由于电化学氧化,SiC会被腐蚀,多孔SiC陶瓷的表面形貌、质量、组成和结构等都会发生相关的变化,因而影响其耐蚀性能。Sanchita Baitalik等[11]研究得出堇青石-碳化硅多孔SiC陶瓷在90°C暴露在酸性介质中时会表现出较好的稳定性,在碱盐溶液中,由于硅酸钠铝的形成和体积膨胀,腐蚀六天后,碳化硅陶瓷的弯曲强度迅速下降,当腐蚀时间延长到10天时,酸性和碱性介质中的化学腐蚀受到稳定的石英相的抑制。Marc Blauml;sing等[12]研究了水蒸气和碱性物质对SiC材料的腐蚀行为的影响,结果表明,氯化钠和氢氧化物能够显著提高SiC蜡烛过滤材料的蒸汽腐蚀性能。吴迪等[13] 研究了SiC多孔陶瓷支撑体的耐酸、碱腐蚀性,并在20℃时,在不同的溶质质量分数和时间条件下,利用NaOH和HCl溶液对支撑体进行腐蚀,得出支撑体在HCl溶液中的耐腐蚀性较好,在较高浓度的NaOH溶液中会受到明显的腐蚀这一结论。SiC材料具有较好的耐酸碱腐蚀性,[14,15]故为了进一步提高多孔SiC陶瓷在酸碱环境中的使用性能与使用寿命等,研究其在该环境中的腐蚀行为,探究相关腐蚀机理对其应用有着重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

研究(设计)的基本内容:

  1. 进行文献调研,了解国内外相关的研究概况和发展趋势;
  2. 用电化学工作站测试sic多孔陶瓷的电化学腐蚀行为;

  3. 在酸或碱溶液中腐蚀sic多孔陶瓷;

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    3. 研究计划与安排

    第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

    第4-5周:按照设计方案,测试其电化学参数。

    第6-7周:在酸碱溶液中腐蚀sic。

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    4. 参考文献(12篇以上)

    [1]郭景坤.中国先进陶瓷研究及其展望[j].材料研究学报,1997,11(6):594-600.

    [2]金志浩,高积强.工程陶瓷材料[m].西安:西安交通大学出版社,2000:p5-26.

    [3]戴培,周平,王泌宝等.碳化硅致密陶瓷材料研究进展[j].中国陶瓷,2012,48(4):1-7.

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