Effect of Fe2O3 on In-situ Synthesized SiCw/SiC Composite Ceramics for Solar Thermal Energy Storage

Fe 2 O 3 对原位制备 SiC w /SiC 太阳能储热 陶瓷的结构与性能的影响 徐晓虹, 田江洲, 吴建锋, 张乾坤, 金 昊, 杜怿鑫 (武汉理工大学 材料科学与工程学院, 武汉 430070) 摘 要: 为调控 SiC w /SiC 复相陶瓷中原位生长 SiC 晶须的生长发育和形貌, 以提高 SiC 复相储热陶瓷的性能, 在 CF0 配方(SiC 69.31wt%, AlN 20.30wt%, Si 10.39wt%)的基础上添加 0.5wt%~2.0wt%Fe 2 O 3 作为催化剂。研究了 Fe 2 O 3 对 晶须形貌、生长机制及 SiC 复相陶瓷结构与性能的影响。研究结果表明, 引入 Fe 2 O 3 后晶须生长机制由气-固机理 转变为气-液-固机理。Fe 2 O 3 添加量通过调节 C 元素在 Fe-Si 熔球中的溶解度, 与烧成温度共同调控晶须形貌。经 1500 ℃烧成的 CF4(2.0wt%Fe 2 O 3 )样品性能最佳, 晶须直径 50~100 nm, 长度 1~6 μm, 其体积密度、抗折强度、比 热容分别为 2.19 g/cm 3 、45.08MPa、0.95J/(g•K) (25 ℃), 热导率达 18.15 W/(m•K) (25 ℃), 相比于未添加 Fe 2 O 3 的样品增加了 169%。气液固机理生长的 SiC 晶须缺陷少、直径大, 可有效降低晶须-基体传输势垒, 具有更好的 热学性能