成型方式对反应烧结碳化硅显微结构及强度的影响

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反应烧结工艺对碳化硅陶瓷微结构及性能的影响

反应烧结工艺对碳化硅陶瓷微结构及性能的影响

起 晶粒粗化 , 从 而导致 力学性能下降 。 关键 词 : 反应烧结 ;碳化硅 陶瓷 ;脱 胶温度 ;升温速率 ;加硅量 ;重烧 中图分类号 : T Q1 7 4 . 4 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 1 — 1 6 2 5 ( 2 0 1 7 ) 0 2 - 0 7 5 3 - 0 6
翟彦 霞 , 李 兆敏 , 孙海滨 , 张玉军
7 1 1 1 4 ; 2 . 山东大学材料液固结构与加工教育部重点实验窒 , 济南 ( 1 . 山东宝纳新材料有限公司 , 莱 芜 2 2 5 0 0 6 1 )
摘要 : 研究 了脱胶温度 、 加硅量 、 升温速率及重烧次数对反应烧结碳化硅 陶瓷金相 组织 、 体 积密度 、 力学性能 和微观 结 构的影响。结果表 明: 经8 0 0℃脱胶 , 硅与碳化硅生坯 的质量 比为 0 . 9 : 1 , 升温速率为 1 . 0 ̄ C / m i n 时, 反应烧结碳
2 . K e y L a b o r a t o r y f o r L i q u i d — S o l i d S t r u c t u r a l E v o l u t i o n& P r o c e s s i n g o f Ma t e r i a l s o f Mi n i s t y r o f E d u c a t i o n , S h a n d o n g U n i v e r s i t y , J i n a n 2 5 0 0 6 1 , C h i n a )
第3 6卷 第 2期
2 0 1 7年 2月



ห้องสมุดไป่ตู้通

Vo1 . 3 6 No . 2 Fe b r ua r v. 201 7

碳化硅反应烧结

碳化硅反应烧结

碳化硅反应烧结
碳化硅反应烧结
一、什么是碳化硅反应烧结?
碳化硅反应烧结(Carbon/Silicon Reaction Sintering)是指利用添加大量碳源或碳化剂的碳化硅反应前处理,将颗粒材料在真空及亚真空环境中高温热处理成块状固体物质的烧结方法。

它是一种全新的烧结过程,可以很好地解决陶瓷材料大尺寸因低烧结温度而产生结晶形式缺陷等问题。

二、碳化硅反应烧结的优点
(1)有效改进碳化硅材料的结晶形式,提高碳化硅材料的结晶度,可以有效提高材料的物理性能;
(2)由于采用的是真空烧结,可以有效降低烧结过程中产生气体的影响,减少因气体的堵塞等原因而引起的内部缺陷;
(3)由于温度可以调节,有效的控制了碳的形成,从而提高了烧结的速度与均质性,大大缩短了制备时间;
(4)可以有效降低烧结时引起的裂纹的产生,从而提高碳化硅材料的内部结构的性能。

三、碳化硅反应烧结的缺点
(1)由于需要化学反应,烧结过程中会出现冒黑烟,产生大量有毒有害的气体,破坏环境;
(2)由于热处理温度和时间的限制,由此产生的碳化硅材料对荷重的延伸能力有所限制,减少了部分碳化硅材料的性能;
(3)由于需要额外的化学反应,材料的成本会增加,影响经济效益。

反应烧结碳化硅

反应烧结碳化硅

反应烧结碳化硅引言反应烧结碳化硅(Reaction-Bonded Silicon Carbide,简称RBSC)是一种重要的陶瓷材料,具有优异的物理和化学性能,广泛应用于各个领域。

本文将详细介绍反应烧结碳化硅的制备方法、性能特点以及应用领域。

制备方法反应烧结碳化硅的制备方法主要包括以下几个步骤:1.原料准备:选用高纯度的硅粉和碳粉作为原料。

硅粉的粒径一般控制在1-100微米之间,碳粉的粒径一般控制在0.1-10微米之间。

2.混合:将硅粉和碳粉按照一定的比例混合均匀。

混合过程中可以添加一定的结合剂,以提高材料的成型性能。

3.成型:将混合均匀的粉末通过压制、注模等方式成型。

常用的成型方法包括压制成型、注浆成型、挤出成型等。

4.烧结:将成型后的坯体进行烧结处理。

烧结温度一般在1400-1600摄氏度之间,烧结时间一般在2-4小时。

5.反应:在烧结过程中,碳粉与硅粉发生反应生成碳化硅。

碳化硅填充了硅粉颗粒之间的空隙,从而形成了致密的陶瓷材料。

6.后处理:对烧结后的陶瓷材料进行后处理,包括研磨、抛光、清洗等步骤,以提高材料的表面质量和性能。

性能特点反应烧结碳化硅具有以下主要性能特点:1.高硬度:反应烧结碳化硅的硬度接近于金刚石,约为HRA90-95,是传统陶瓷的5-10倍。

2.优异的耐磨性:反应烧结碳化硅具有良好的耐磨性,可用于制作耐磨零件,如轴承、密封件等。

3.优异的耐高温性:反应烧结碳化硅的耐高温性能优异,可在高温下长时间稳定工作。

4.良好的化学稳定性:反应烧结碳化硅对酸、碱等化学物质具有较好的稳定性。

5.低密度:反应烧结碳化硅的密度较低,约为3.02g/cm³,比金属轻。

6.高热导率:反应烧结碳化硅具有较高的热导率,可用于制作散热器等热管理器件。

7.优异的绝缘性能:反应烧结碳化硅具有良好的绝缘性能,可用于制作绝缘部件。

应用领域反应烧结碳化硅具有广泛的应用领域,主要包括以下几个方面:1.机械工程领域:反应烧结碳化硅可用于制作耐磨零件,如轴承、密封件、刮板等,用于提高设备的耐磨性和使用寿命。

反应烧结碳化硅技术参数

反应烧结碳化硅技术参数

反应烧结碳化硅技术参数烧结碳化硅是一种高温材料制备技术,在高温条件下将碳化硅粉末烧结成为致密的块状材料。

一般来说,烧结碳化硅的制备过程包含了原料选取、粉末制备、烧结工艺以及后续加工等多个环节。

下面将会详细地说明烧结碳化硅的技术参数。

1.原料选取烧结碳化硅的原料主要是碳化硅粉末和添加剂。

碳化硅粉末通常采用高纯度的多晶硅碳化物粉末,其粒径大小要求在0.5~50微米范围内,其中以细粉末为主。

添加剂主要包括氧化铝、氧化钇、碳化硅等,用于改进烧结性能和电子性能等。

2.粉末制备碳化硅粉末的制备主要有干法和湿法两种方法。

干法主要采用反应物直接加热反应得到,即碳与二氧化硅在高温下反应,生成碳化硅粉末。

湿法主要是通过碳化硅前体经过水解、沉淀等过程形成碳化硅粉末。

在粉末制备过程中,需要注意烘干温度的选择和粉末过筛等操作。

3.烧结工艺碳化硅粉末经过制备后,需要进行烧结工艺。

烧结工艺的主要参数包括烧结温度、保温时间、烧结压力等。

在烧结温度方面,通常需要在2100~2400℃的高温下进行,其中烧结前期按照较低温度快速升温以促进碳化硅相的转变,而烧结后期则按照较高温度进行,以获得较高的致密度和较高的硬度。

在保温时间方面,通常需要3~10小时不等,其时间长短会直接影响到材料的致密度和硬度。

烧结压力方面,通常选择在200~400兆帕的范围内,以保证材料的致密性。

4.后续加工烧结碳化硅制备完成后,还需要进行后续的加工工艺。

后续加工主要包括磨削和抛光等工艺,以获得更高的表面光洁度和提高材料的硬度。

总的来说,烧结碳化硅技术参数的控制对于制备高性能的碳化硅材料至关重要。

不同的参数设定会直接影响到材料的烧结致密度、硬度和电子性能等方面,因此需要科学合理地进行参数选择和设定,以确保碳化硅材料的制备质量和性能。

反应烧结碳化硅

反应烧结碳化硅

反应烧结碳化硅1. 简介反应烧结碳化硅(Reaction Sintered Silicon Carbide,简称RS-SiC)是一种采用碳源在高温下与硅粉反应烧结成型的碳化硅陶瓷材料。

由于其优异的性能,RS-SiC 在高温、耐磨、耐腐蚀等领域得到了广泛的应用。

2. 制备方法RS-SiC的制备方法主要包括以下几个步骤:1.原料准备:硅粉和碳源是制备RS-SiC的主要原料。

硅粉的粒径和质量对最终产品的性能具有重要影响,常用的硅粉粒径为0.5-5微米。

碳源则可以选择石墨或有机物质如聚苯乙烯。

2.原料混合:将硅粉和碳源按照一定的比例混合均匀。

可以使用干法混合或湿法混合的方法。

3.成型:将混合好的原料进行成型,常见的成型方法有压制、注浆、喷雾成型等。

4.预烧:将成型好的样品进行预烧,预烧温度通常在400-800摄氏度之间。

5.反应烧结:将预烧后的样品放入高温炉中进行反应烧结,常用的烧结温度为1400-1600摄氏度。

在高温下,碳源与硅粉反应生成SiC。

6.冷却:将烧结好的样品从高温炉中取出,进行自然冷却。

7.后处理:对冷却好的样品进行后处理,如抛光、切割等。

3. 主要性能RS-SiC具有以下主要性能:3.1 高温稳定性RS-SiC在高温下具有较高的热稳定性,可以在1000摄氏度以上长期使用而不发生明显的变形或破损。

这使得RS-SiC在高温工况下的应用得到了广泛的应用,比如航空航天、炼油、冶金等领域。

3.2 耐磨性由于SiC具有较高的硬度,RS-SiC具有出色的耐磨性。

它可以在恶劣的摩擦条件下长时间使用而不发生磨损。

因此,RS-SiC广泛应用于磨料、磨具、切削工具等领域。

3.3 耐腐蚀性RS-SiC对酸、碱等大部分化学腐蚀介质具有较好的耐腐蚀性能。

这使得RS-SiC 在化学工业、石油化工等领域能够承受复杂的腐蚀环境的作用。

3.4 机械性能RS-SiC具有较高的抗弯强度、抗压强度和抗拉强度,具有优异的断裂韧性。

反应烧结碳化硅 成分

反应烧结碳化硅 成分

反应烧结碳化硅成分烧结碳化硅是一种重要的陶瓷材料,具有优异的耐高温、耐腐蚀和高硬度等特性,广泛应用于电子、冶金、化工等领域。

本文将从反应烧结碳化硅的成分、制备工艺以及物理化学性质等方面进行介绍。

成分:烧结碳化硅的主要成分是碳化硅(SiC),其化学式为SiC。

碳化硅是由硅和碳元素组成的化合物,晶体结构为类似于钻石的六方晶系。

此外,烧结碳化硅中还含有少量的杂质,如氧、氮、铝等。

这些杂质的存在会对烧结碳化硅的性能产生一定的影响。

制备工艺:烧结碳化硅的制备工艺主要包括原料处理、混合、成型、烧结等步骤。

首先,将高纯度的硅粉和石墨粉按一定比例混合,然后加入一定量的结合剂和其他添加剂,进行湿法或干法混合。

接下来,将混合料进行成型,常用的成型方法有压制成型和注塑成型两种。

然后,将成型体进行烧结处理,通常在高温下进行热处理,使其形成致密的结构。

物理化学性质:烧结碳化硅具有许多优异的物理化学性质。

首先,烧结碳化硅的熔点高达2700℃左右,具有优异的耐高温性能,可以在高温下长时间稳定工作。

其次,烧结碳化硅具有较高的硬度,接近于金刚石,具有优异的耐磨性。

此外,碳化硅还具有较高的化学稳定性,能够耐受酸、碱等腐蚀介质的侵蚀。

此外,烧结碳化硅还具有优异的导热性和导电性,可广泛应用于导热散热材料和电子器件等领域。

应用领域:烧结碳化硅由于其优异的性能,在许多领域得到了广泛应用。

首先,在电子领域,烧结碳化硅常用于制造高功率电子器件,如功率二极管、功率MOSFET等。

其次,在冶金领域,烧结碳化硅可以用于制造耐火材料,用于高温炉窑的内衬和耐火砖等。

此外,烧结碳化硅还广泛应用于化工、机械、航空航天等领域,如制造化学反应器、高温炉管、机械密封件等。

总结:烧结碳化硅是一种重要的陶瓷材料,具有优异的耐高温、耐腐蚀和高硬度等特性。

其成分主要是碳化硅,制备工艺包括原料处理、混合、成型和烧结等步骤。

烧结碳化硅具有优异的物理化学性质,如高熔点、高硬度、良好的化学稳定性等。

碳化硅粒度对反应烧结碳化硅陶瓷显微结构与性能的影响

碳化硅粒度对反应烧结碳化硅陶瓷显微结构与性能的影响

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald29反应烧结碳化硅陶瓷具有较高的机械强度和硬度,耐腐蚀、耐高温、抗热震性能好,被广泛的应用在机械、石油、化工、电子等领域,与无压烧结碳化硅陶瓷相比,反应烧结碳化硅陶瓷生产成本低、可制备复杂形状产品、易实现近净尺寸成型等优点[1,2],已经形成大规模生产,但由于现有反应烧结碳化硅陶瓷产品中存在游离硅,降低机械性能的和高温使用性能[3]。

近年来很多研究者致力于提高反应烧结碳化硅的性能研究,已有研究表明,游离硅的含量和尺寸是影响高性能R B SC的主要因素,游离Si尺寸越细小,材料断裂强度越高[4]。

该文系统研究了采用不同粒度的S iC 微粉制备的反应烧结碳化硅中游离硅的尺寸的变化,从而研究其对反应烧结碳化硅材料显微结构与机械性能的影响。

1 实验过程实验中选用D50=3.5 μm、5 μm、10 μm、14 μm、20 μm 5种粒度的碳化硅微粉与炭黑为原料,水溶性树脂为粘结剂。

按碳化硅85w t.%、碳黑5w t.%、粘结剂8w t.%,其他添加剂2w t.%取料,球磨烘干后过筛放入金属模具中压制成密度相近的3 m m×4 m m×36 m m 的长方体,在石墨电阻炉中抽真空排蜡后,1 500℃渗硅制得致密烧结体。

利用阿基米德原理测量试样的烧结密度,用金相显微镜观察试样的显微结构,在I N S T RO N-5566万能材料试验机测量三点抗弯强度,试样规格为3 m m×4 m m×36 m m,跨距20 m m,加载速率为0.5 m m/m i n。

2 结果与讨论2.1 压坯密度及烧结密度从表1可以看出采用不同粒度的SiC微粉,通过调整压力压制密度接近的素坯,素坯密度主要控制在2.03 g/c m 3到2.07 g/c m 3之间,烧结密度达到理论密度的98%以上,证明烧结已经致密化,由于碳含量一致,理论烧结密度与压坯密度存在理论关系式:ρs i c =2.33+0.916×ρ压坯×(N s i c ×M C /M s i c +N c +N 添×n)①基金项目:浙江省工程技术研究中心建设计划(项目编号:2013E10033)和中国科协企会创新计划资助项目. 作者简介:杨新领(1985,6—),男,汉,陕西咸阳人,硕士,中级工程师,研究方向:工程陶瓷制备技术。

ssic烧结碳化硅和反应烧结碳化硅

ssic烧结碳化硅和反应烧结碳化硅

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高性能碳化硅的成型及烧结工艺研究

高性能碳化硅的成型及烧结工艺研究

高性能碳化硅的成型及烧结工艺研究成型工艺是将碳化硅粉末按照一定的形状和尺寸制成所需产品的过程。

常见的成型方法包括压制成型、注射成型和挤压成型等。

其中,压制成型是一种常用的成型方法,通过在粉末中添加一定的有机与无机结合剂,制成成型料,并在模具中加压,形成所需形状。

注射成型是将压制料用水或有机溶剂搅拌成胶状,并通过注射机注入模具中,然后通过固化、热处理等工艺得到产品。

挤压成型是将压制料放入坯料筒中,通过强制挤出成型。

这些成型工艺有各自的特点和适用范围,可以根据产品的具体需求选择合适的方法。

烧结是将成型好的碳化硅材料在高温下进行加热处理,使其颗粒之间发生结合,形成致密的坯体。

碳化硅材料的烧结常用的工艺有热等静压烧结、真空烧结和气氛烧结等。

热等静压烧结是在高温和高压的条件下进行烧结,通过内外静压力的作用,促使碳化硅颗粒迅速结合,并形成高密度的坯体。

真空烧结是在真空环境下进行烧结,可避免氧化反应和气相交换,得到高纯度和致密的样品。

气氛烧结是在气氛中进行烧结,可根据需要调节气氛成分,以控制烧结过程中的化学反应和氧化程度。

在成型和烧结工艺中,还需要关注不同工艺参数对产品性能的影响。

例如,在成型工艺中,需要控制压力、填充密度、成型速度等参数,以获得合适的产品致密度和形状。

在烧结工艺中,需要考虑烧结温度、保温时间、烧结速率等参数,以实现理想的烧结效果。

此外,还可以通过添加助剂、改变粉末尺寸分布等方法,来改善成型和烧结过程中的性能。

总而言之,高性能碳化硅的成型和烧结工艺对于获得优质产品至关重要。

通过选择合适的成型方法和烧结工艺,控制相关参数,可以获得具有优异性能的高性能碳化硅材料。

未来的研究可进一步探索新型的成型和烧结工艺,提高产品质量和效率。

陶瓷材料成型过程中的微观结构演变分析

陶瓷材料成型过程中的微观结构演变分析

陶瓷材料成型过程中的微观结构演变分析陶瓷材料是一种非金属无机材料,具有高硬度、高耐磨性、高耐高温性等特点,广泛应用于工业、建筑、电子等领域。

而陶瓷制品的成型过程中,其微观结构的演变是一个非常重要的环节。

首先,我们来看陶瓷材料的成型过程。

一般而言,陶瓷材料的成型可以分为干法成型和湿法成型两种方式。

干法成型主要是通过压制和模具成型来实现的,而湿法成型则是通过悬浮液的沉积、浇注或注射成型来完成的。

不论是哪种成型方式,都会对陶瓷材料的微观结构产生影响。

在干法成型中,陶瓷材料的微观结构主要受到压制力的影响。

当压制力增大时,陶瓷粉末之间的接触面积增加,颗粒之间的接触点增多,从而使得陶瓷材料的密实度增加。

此外,压制力还会导致陶瓷粉末的排列更加紧密,颗粒之间的间隙减小。

因此,压制力的增大可以促进陶瓷材料的致密化和结晶化过程。

而在湿法成型中,陶瓷材料的微观结构主要受到悬浮液的流动性和沉积性的影响。

悬浮液的流动性取决于其粘度和流变性质,而沉积性则取决于悬浮液中的颗粒浓度和颗粒大小。

一般而言,粘度越高、流变性越差的悬浮液在成型过程中容易产生流动不均匀、沉积不均匀等问题,从而导致陶瓷材料的微观结构不均匀。

除了成型方式的影响外,陶瓷材料的微观结构还受到烧结过程的影响。

烧结是指将成型好的陶瓷材料在高温下进行加热处理,使其颗粒之间发生结合,形成致密的陶瓷体。

在烧结过程中,陶瓷材料的微观结构会发生显著的变化。

首先,烧结过程中的高温会使得陶瓷材料中的颗粒发生表面熔融。

这种表面熔融会导致颗粒之间的结合更加牢固,从而提高陶瓷材料的强度和硬度。

同时,表面熔融还会使得陶瓷材料的表面变得光滑,提高其外观质量。

其次,烧结过程中的高温还会引起陶瓷材料中的晶粒长大。

晶粒的长大是指晶粒的尺寸增大和晶界的减少。

晶粒尺寸的增大会使得陶瓷材料的晶界面积减少,从而提高其晶界能量,增加其热稳定性和力学性能。

最后,烧结过程中的高温还会引起陶瓷材料中的晶相转变。

喷雾造粒对固相烧结SiC陶瓷的影响

喷雾造粒对固相烧结SiC陶瓷的影响

《陶瓷学报》2006年第3期2.12斗m。

造粒后的粉粒平均粒径为1.682斗m,粒度分布呈双峰并连续分布,且分布较宽。

图2是喷雾造粒前后碳化硅粉粒的微观形貌。

可以看出,造粒前,粉体为颗粒状,尺寸在o.2~l斗m之问,颗粒之间明显存在团聚现象。

造粒后,粉体呈规则球状,粉粒的颗粒度分布较宽,这主要与浆料粘度和喷雾造粒工艺参数有关。

3-2喷雾造粒对成型性能的影响在20MPa干压/250MPa冷等静压终压条件下,喷雾造粒前后碳化硅陶瓷素坯的相对密度分别为65%和67%。

表明喷雾造粒有利于改善碳化硅陶瓷.;j勺成型行为,这也与造粒后碳化硅粉粒流动特性改善有关。

图3为喷雾造粒前后素坯断面的SEM图。

从经过喷雾造粒后成型的素坯断面(图3b)可以看出,造粒粉已经破碎,粘结剂在颗粒间形成的硬团聚基本上被破坏,只是隐约可以看到一些造粒粉破碎后留下的痕迹,这可能是粉粒强度过大所致;同未经喷雾造粒粉料素坯断面(图3a)相比,sic粉体之间的聚集(a)未造粒(b)造粒后图3有无造粒粉料等静压成型素坯断面SEMFig.3SEMmicrographsofSiCgreenbody更紧密,结构更加致密。

碳化硅陶瓷应避免素坯的宏观缺陷,经过烧结后可能会保留在烧结体中。

所以,如果造粒后粉粒的强度很大,则在成型中不易破碎,影响烧结性能;反之,如果粉粒强度很小,粉粒容易粉化,流动性变差,也将影响碳化硅的成型。

所以,喷雾造粒时,要调节浆料固相含量、粘结剂含量和热风进出口温度,保证粉粒既有良好的流动性,又有适当的团聚强度,能在成型时完全破碎,使素坯显微结构均匀无宏观缺陷。

3.3造粒后坯体的DTA—TG分析造粒后素坯的差热与热失重曲线如图4所示。

从图中可以看出,在73.3℃和190℃处出现两个的吸热峰,这两个吸热峰对应在TG曲线中的温度点,坯图4造粒后坯体的TC;一DTA曲线Fig.4TGandDTAcuⅣesOfgreenbOdybyspray—drying体质量都是减少的,因此应该分别属于坯体中所含水分的蒸发吸热和粘结剂PVA中游离小分子的挥发吸热。

反应烧结碳化硅缺点

反应烧结碳化硅缺点

揭秘反应烧结碳化硅惨痛的缺点反应烧结碳化硅作为切割磨具、烤碳器、高温窑等工业领域中应
用广泛的磨料材料,拥有着极高的硬度和优良的耐高温性能,在生产
和应用中也得到了广泛的认可,但是它也有着不可忽视的缺陷。

首先,反应烧结碳化硅的生产成本较高,需要多次高温处理和高
质量原料的储备,导致成本较高。

其次,该材料的热膨胀系数过低,
容易出现热应力破坏的情况;而其断裂韧性较低,材料之间的结合强
度不足,会导致在高负荷和疲劳循环的情况下出现材料开裂、剥离等
问题。

此外,反应烧结碳化硅的粉尘对人体和环境都有害,需要加强
环保措施和防护。

针对这些缺陷,制造商需要不断完善材料的生产工艺和材料结构,同时加强产品的质量控制和检测,以确保产品的可靠性和稳定性。

同时,在使用过程中需要加强保养和维护,避免在高温、高负荷和疲劳
循环等情况下产生裂纹、开裂等问题。

最后,监管部门、使用单位和
工人都需要加强对该材料的了解和防护,减少生产和使用过程中对人
体和环境的危害。

碳化硅制品的成型性能

碳化硅制品的成型性能

碳化硅制品的成型性能李小池;朱海马;刘明刚【摘要】以不同粒度的α - SiC为原料,通过配比试验、生坯成型方法的对比、成型后碳化硅制品的生坯性能分析,研究了不同粘结剂、不同成型压力与保压时间、不同成型方法对碳化硅制品的密度、气孔率、抗折强度的影响结果表明,水溶性粘结剂的粘结性能低于醇溶性粘结剂,但水溶性的最佳添加量低于醇溶性粘结剂成型方法中冷等静压的成型密度和抗折强度最大,气孔率最低同时无论使用何种成型方法,制品的密度随压力变化都具有一定的规律性【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2011(031)004【总页数】6页(P453-458)【关键词】碳化硅制品;成型方法;强度;密度;显微形貌【作者】李小池;朱海马;刘明刚【作者单位】西安科技大学材料科学与工程学院,陕西西安710054;西安科技大学材料科学与工程学院,陕西西安710054;西安科技大学材料科学与工程学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75+8.12碳化硅制品是典型的以共价键为主的材料,具较高的高温强度、良好的抗氧化性、高热导率和低热膨胀系数、抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,广泛应用于机械、冶金、化工和航空航天等领域[1-4]。

碳化硅制品在使用温度和经济价值上,均有着较金属制品远为优越的性能,和其他无机材料制品(如二硅化钼制品)相比,其原料丰富得多、价格便宜得多。

但由于SiC本身的强共价键,使其在高温下的自扩散系数相当低,即使在2 100℃的高温下,C和Si在高纯SiC中的自扩散系数分别仅为1.5×10-10和2.5×10-13cm2/s[5],因此碳化硅制品很难烧结。

传统生产工艺制备的碳化硅制品烧结密度低。

以往的研究方法,主要研究配比、烧结方法等工艺因素对碳化硅制品密度、强度等性能的影响[6-10]。

而成型方法对碳化硅制品性能的影响也很大。

本文中主要是通过研究不同成型方法、不同成型工艺参数对SiC碳化硅制品密度、气孔率、抗折强度的影响,达到进一步提高碳化硅制品性能的目的。

碳化硅复合陶瓷密封材料的烧结性能、显微结构与力学性能

碳化硅复合陶瓷密封材料的烧结性能、显微结构与力学性能

碳化硅复合陶瓷密封材料的烧结性能、显微结构与力学性能邹畅;欧阳鑫;周渭良;李志强;郑浦;郭兴忠【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2024(48)2【摘要】以纳米TiN、SiC晶须为增强相,采用液相烧结法制备了碳化硅复合陶瓷密封材料,研究了不同烧结温度(1800,1850,1900,1950℃),不同增强相添加质量分数(0,2.5%,5.0%,10.0%,纳米TiN与SiC晶须质量比为1∶1)下复合陶瓷的烧结性能、显微组织和力学性能。

结果表明:随烧结温度升高,陶瓷硬度和抗弯强度均先增大后减小,断裂韧度先减小后增大,当烧结温度为1900℃时,碳化硅复合陶瓷烧结完全,相对密度较高,晶粒平均尺寸较小;在1900℃下烧结,与未添加增强相相比,添加增强相碳化硅复合陶瓷的晶粒尺寸减小,晶粒结构排列紧密;随着增强相添加量增加,陶瓷硬度下降,抗弯强度先增大后减小,断裂韧度明显增大;当烧结温度为1900℃,增强相质量分数为5.0%时,碳化硅复合陶瓷具有最佳综合性能,相对密度为94.68%,抗弯强度为429.51 MPa,硬度为17.14 GPa,断裂韧度为4.32 MPa·m^(1/2)。

【总页数】7页(P8-14)【作者】邹畅;欧阳鑫;周渭良;李志强;郑浦;郭兴忠【作者单位】浙江大学材料科学与工程学院;浙江大学杭州国际科创中心;浙江东新新材料科技有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ174.74【相关文献】1.颗粒整形对碳化硅陶瓷密封材料成型及烧结性能的影响2.烧结制度对无压烧结碳化硅陶瓷力学性能的影响3.碳化硅粒度对反应烧结碳化硅陶瓷显微结构与性能的影响4.碳化硅基陶瓷的热压烧结显微结构及性能研究5.反应烧结碳化硅的显微结构和力学性能分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

反应烧结显微结构

反应烧结显微结构

反应烧结显微结构反应烧结是一种常见的金属材料制备工艺,它是通过金属粉末与一定量的活性物质混合制成,然后在高温下进行加热烧结而得到的一种新型材料。

反应烧结显微结构是指这种材料在显微镜下呈现出来的微观特征,了解这种结构对我们研究材料的力学性能、热学性能等具有重要的参考价值。

下面,我们将从几个方面详细介绍反应烧结显微结构。

首先,反应烧结显微结构的形成与制备工艺有着密切的关系。

一般来说,反应烧结材料的粉末混合过程中需要添加一些少量的活性物质,例如碳、氮、钛、铝等,与金属粉末发生反应,得到相应的反应产物,并贡献一部分能量参与到烧结过程中,起到加速烧结的作用。

反应烧结材料的热处理参数(例如热处理时间、温度、压力等)也是影响其显微结构的主要因素之一。

在这个过程中反应物发生热化学反应,从而使材料的微观组织结构发生显著变化。

其次,反应烧结显微结构与材料的力学性能密不可分。

研究表明,反应烧结材料中的固相反应产物可以均匀分布在烧结后的晶界和晶粒内部,从而形成复合晶粒(两相结构),使材料在强度、硬度等方面都得到了提高。

此外,由于反应烧结过程中会形成许多新的晶粒,这也有助于提高材料的塑性和延展性。

因此,通过研究反应烧结显微结构,可以更全面地了解材料的力学性能,从而指导材料设计和应用。

最后,反应烧结显微结构还影响着材料的热学性能。

研究表明,反应烧结材料中的微观结构可以影响其导热和热膨胀等性质。

例如,如果反应烧结体中存在大量的晶界和颗粒缺陷,可以增加材料的辐射热阻和绝缘性能,从而在一些特殊领域得到应用。

总之,反应烧结显微结构是研究反应烧结材料特性的重要依据之一。

深入研究反应烧结显微结构可以从结构层面全面了解材料的力学性能、热学性能等方面的特点。

在未来的研究中,我们需要持续深入地研究、探索、理解和优化反应烧结显微结构,为制备更优异、性能更卓越的反应烧结材料提供有力的支撑。

碳化硅制品生产质量影响因素

碳化硅制品生产质量影响因素

碳化硅制品生产质量影响因素碳化硅制品是一种新型陶瓷材料,具备优异的高温、耐磨、耐腐蚀性能。

碳化硅制品广泛应用于冶金、化工、航空和汽车等领域。

在碳化硅制品生产过程中,生产质量受到多种因素的影响。

本文将从硅粉、碳粉、热处理、制品形状和机械加工等方面探讨影响碳化硅制品生产质量的因素。

硅粉硅粉是制备碳化硅制品的重要原料之一。

高质量的硅粉具有粒度均匀、含杂物少、纯度高等特点。

硅粉的性质会对碳化硅制品的性能和结构产生影响。

硅粉中的杂质会降低碳化硅制品的强度和耐磨性能,影响其使用寿命。

硅粉的捏合强度也会影响后续的工艺流程,捏合强度不足会导致制品破损及形状不良。

碳粉碳粉是碳化硅制品的另一种重要原料。

制备高质量碳化硅制品需要优质的碳粉,具有较高的反应性和流动性。

碳粉的大小、含杂物、纯度和利用率都会影响碳化硅制品的性能。

如果碳粉质量不好,会导致碳化硅制品的化学组成不均匀,从而影响其性能。

热处理热处理工艺是碳化硅制品生产中的重要工序,能够使碳化硅材料的特性得到最大的发挥。

热处理温度、时间和气氛等条件对制品的质量和性能有着重要的影响。

热处理温度过高会导致碳化硅材料的晶界生长,而降低了材料的强度和硬度;热处理不够而导致存在保留大量残留陶瓷相的碳化硅制品会因为导致制品的性能下降。

制品形状碳化硅制品生产中,制品形状对生产质量也有着很大影响。

制品的成型和烧结都会受到制品形状的影响。

形状不良的制品会影响接触面积,从而引起松散颗粒、带气孔、外表不光滑、工艺难度和品质差异等问题。

因此,制品形状必须符合工艺要求,以确保制品生产质量的稳定性和一致性。

机械加工最终的碳化硅制品需要进行机械加工,以使其满足最终使用的要求。

机械加工工艺包括磨削、抛光、切割等。

不良的机械加工会导致制品表面质量降低、材料成分不均匀、产生裂缝和划痕等问题。

因此,生产厂商必须保证机械加工过程的严密控制,以达到产品性能的最佳化。

综上所述,硅粉、碳粉、热处理、制品形状和机械加工等诸多因素都会对碳化硅制品生产质量产生影响。

反应烧结碳化硅陶瓷

反应烧结碳化硅陶瓷

反应烧结碳化硅陶瓷碳化硅制品的全面概述碳化硅制品是何物,如何使用碳化硅制品,我们首先要明确碳化硅的定义,然后知道碳化硅制品的组成部分,用哪些工艺,下面做些简单介绍碳化硅是一种无机非金属材料,由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点,用于各种要求耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件中。

由于材料工作者的不断努力,其性能有了很大的改进,已成为一种重要的工程材料,在机械、冶金、化工、电子等部门得到广泛的应用。

采用常压烧结方法生产碳化硅陶瓷制品,其特点是用较高的烧结温度烧结碳化硅的毛坯,使之达到较高的密度,碳化硅的含量达到,,,以上。

所得到的碳化硅陶瓷烧结体耐腐蚀性、抗氧化性能及高温强度均较高。

在1600oC时强度不降低。

因而其制品特别适合于耐磨、耐腐蚀和耐高温的场合使用,如密封环、磨介、喷砂嘴、防弹板等。

特种陶瓷主要运用到那些方面,特种陶瓷包括各种材料制作的陶瓷制品,例如碳化硅材料生产的碳化硅制品,碳化硅密封环,氧化铝材料生产的99瓷,氧化锆材料生产的电解质等等。

所以说,是应用相当广泛的,今天我讲解下应用到高端产品的特种陶瓷。

1 氧化锆材料生产的特种陶瓷氧化锆陶瓷因其拥有较高的离子电导率,良好的化学稳定性和结构稳定性,成为研究最多、应用最为广泛的一类电解质材料。

通过对氧化锆基电解质薄膜制备工艺的改进,降低此类材料的操作温度和制备成本,力争可以实现产业化也是未来研究的重要方向。

2 碳化硅材料生产的特种陶瓷碳化硅材料是硬度高,成本低的材料,可以生产碳化硅制品,例如碳化硅密封件、碳化硅轴套、碳化硅防弹板、碳化硅异形件等,可以应用到机械密封件上和各种泵上。

在以后的发展中,特种陶瓷会应用得更加广泛,因为新型材料的不断出现,制作的特种陶瓷的功能越来越受到人们的欢迎~当今市场上存在哪些碳化硅制品在碳化硅制品行业中,仅仅因为其市场较大,所以涌现了很多的碳化硅制品种类,例如碳化硅密封环、碳化硅轴套、碳化硅轴、碳化硅防弹板等。

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《 陶瓷学报》 O 1 2 1 年第 3期
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型 , C成型的素坯碳 的分布更 均匀 ,有利于 R S G BC
的浸渗反应。当素坯 p达到 0 6 g m 时 , C成型 c . 3/ ' G 8 c ̄ 坯体烧结密度达 3 2/ a P 成型坯体在碳含量 . g m, F 1 c 而 为 0 6 g r 时, . 1/ n 8 c 3 发生渗硅阻塞 , 烧结密度降低。 ()B C的素坯孔结构直接影响烧结体 中 的 2R S 分布形态 。 C成型比 P G F成型的坯体孔结构均匀, 烧 结体中 呈细小的网状均匀分布 ,这是细晶 R S BC
S M 照片 , E 圆形颗粒的是 C 块状颗粒的是 S 。 , i 如图 C
可见 , 2 A 样中的孔结构大小均一 , 形状规则 ,i SC和炭 本研究采用控制素坯总碳密度 p一即素坯 中的 c S i C与外加炭总量的方法【 , u 来控制 R S 1 B C的烧结密
度, 其计算公式可以表示如下:
试样密度和弯曲强度的实测值见表 l 。 由图 l 可见 , p增加 , j 随 卜 两冲龆 备的R S BC 强度整体呈增大的趋势 ,这是 由于 S i C含量增加 ,
O7 .8 08 .O 08 .2 O8 .4 O8 .6 08 .8 O.O 9
减少的缘故。在 陀相近时 ,- C , C烧结体的强度明显高
化, 坯体烘干排胶后于 10 ℃下真空渗硅烧结。 50 阻塞 , 残存反应不完全 的游离碳和气孔 , 影响了材料
的强度和烧结密度 。
22 成 型 工艺对 R S . B C素坯 孔 结构 的影响
以阿基米德排水法测定试样密度 。 以三点弯曲在
美国 MT 公 司 8 0 陶瓷试验机 上测试材 料的强 S 1型 度, 试样为尺寸 3 mx m m 4 mx 0 m, 4m 跨距 L 3m = 0 m, 加载速率 05 m mn . / i。以压汞仪测试素坯的孔结构 , m
G C成型和 P F成型对 R S B C陶瓷微观结构及性能的 影响, 分析了烧结体 内缺陷产生 的原因 , 获得了较高
强度的 R S B C陶瓷。
SC材料的有效的方法 。研究表明 ,制备高性能 的 i RS B C材料关键在于控制坯体微观结构的均匀性1 2 1 , 它决定了烧结体内部缺陷的数量和大小 , 其中, 游离硅 的含量与尺 寸是 R S B C材料强度主要 决定因素[1 3。 - 6 s ua m . yma 等采用 l. S S p m的 i C粉体 , 通过注浆成
成型工艺影响陶瓷素坯的内部结构均匀性 , 而坯 体的微观结构能直接影响渗硅反应过程 .从而决 3 1 ,
定烧结体 中 的分布形态 。
光学显微镜和 S M 观察试样的显微结构和断口形貌。 E
图 2( ( ab ) )分别为试样 A 和 B 的素坯 断面的 2
2 结果与分析
21成型方式对 R S . B C抗弯强度的影响
成 型 方式 对 反 应烧 结 碳 化硅 显微 结 构及 强度 的影 响
武七德 刘开松 屠 隆 李 娜
( 武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点 实验室, 湖北 武汉 407 ) 300
摘 要
本文 以 0 1 .x 8 m改性 SC粉采用凝胶注模成型制 备了超细 晶反应烧 结碳化硅 陶瓷 。研究 了压制和凝 胶注模两种成型方式对反 i 应烧结碳化硅的微观结 构及材料性能 的影响 。S M 分析显示 ,F E P 成型的素坯中微孔结构分布不均 ,C成型的素坯中 S G i C相 C与 互包裹均 匀分 散 , 坯体的孔结构均匀 ;B C材 料金相观察表明 , 常规 的压 汞仪 测试不能真实反映素坯的孔结构 。 c成型的 RS 采用 G RS B C中 S i C和游离硅( 的分布均匀细小是材料强度提高的主要原因。 关键 词 反应烧结碳化硅 ; 凝胶注模 ; 游离硅 ; 显微结构 ; 强度
中图分类号 :Q1 47 文献标识码 : - 7 .5 r A
与 41 3 m的 SC粉级 配 , C成型制备的 R S x i G B C抗弯
0 前 言
反应烧结碳化硅 ( B C)陶瓷的烧结温度低 R S (40C~10 o 、 1 5o 50 C)烧结 时间短【 烧结 体尺寸变化 1 、
6 YW ANG n i g TAN h u o g J A Ya x a , n S o h n , I NG n l n .T e Do g i g h a e e t fp r u ab n p e o m n h n l ai n p o e s o f c o o o sc o r f r a d t e i f t t r c s n r i r o
1 实验 过 程
实验原料 :i, .0 纯度 9. 炭黑的 SC D - . m,  ̄ 8 - 7 %; 7
. t 灰分含量 20 P 3x 0P M。 型工艺制备了坯 体 结构均匀的R S B C陶瓷, 认为细粒 平均粒径为 0 8 m, P 成型: F 将炭黑与 SC粉按一定比例混合 , i 加入 径的 S i C有利于获得细小且均匀分布的游离硅( , ) 尺寸达到 10 m时, 0n 强度达到 1 P。 t i Wi e t G a Ma h s l l t a hm 】 2 硬脂酸锌为润滑剂 ,% % 1 聚乙烯醇( V 为粘结剂, P A) h 0 等用压制成型 (r sr r i ,F 制备 R S , Pe ue o n P ) s fm g B C 认 用行星球磨机湿混 2 。原料干燥并破碎后以 10目 以 0 MP 压力压制 成直径 5m , 5 m 0 m厚 m 为粒径大于3 m的 SC夥 易制备高强度的 R S , 筛造粒 , 2 0 a 1 x i 措 B C 采用平均粒径为 1 1 的细颗粒 S .x 5m i C获得了强度为 的坯体 , 坯体干燥并在 1 保护下排胶至 9 0 后 , ' , 1 2 0 ̄ C 于 50 53 a B C 8MP 的R S 材料。 SC粒 、 . m , 1 i 于O 时 烧 10 ℃下真空渗硅烧结 。 G C成型: 将丙烯酰胺 ( ) N 一 与 , N亚甲基双丙 结体 中易出现较大的硅斑 和硅线裂纹等缺 陷 。
的强度骤降, G 而 C成型的坯体在 p= . 3 / 3 c0 6 g m 时仍 8 c 能够完全烧透 , B C的密度为 3 2 / - RS . gm, 1 c ̄ 抗弯强度 为 60 a 9MP 。这说明 G C成型比 P 成型获得的素坯 F
13 加入SC 0, i 粉球磨分散 2 , h 制备固含量为 5 — 5o 0 5v 1 %
从图中可 以看出 , 两种成型方式的素坯孔结构曲线均
40 1
《 陶瓷学报} o 1年第 3期 2l
材料的强度还有提高的潜力。
g an s e fe i c n c n e ta d t mp r tr n t e s e g ri i , r e sl o o tn e e au e o t n t z i n h r h n o g n s f r a t n b n e i c n c ie a d t u h e s o e c o - o d d s io ab d .Ce a c i l r rmi s
ห้องสมุดไป่ตู้3 结 论
() 0 p SC微粉制备 R S 1以 .  ̄ i 8m B C时 , 较之 P F成
n e t a 1 9 , 0 5: 8 - 8 I tmain , 9 4 2 ()2 3 2 6 ol
5W I LHE LM ,KORNFE D , RUS . v l p n f M L M W S W De eo me to S C- i o o i s i S c mp st wi f e r n S C e t i -g a e h n i d i mi r smcu e . cot trs
于 P 烧结体, p为 0 6 g m 时,F成型 R S F 当 r . 1/ P 8 c BC
P gc ) c(/m ̄
图 1成型方式与 RB C强度的关系 S
Fg. E fc f h l n to nt eb n ig i 1 f to e modig me h d o h e dn e t srn t fRBS t gh o e C
MB M) P ) V 国内外对凝胶浇注(e csn ,O成型工艺进 烯酰胺( A 及炭黑分散剂聚乙烯吡咯烷酮( P G l atgG - i A %, A M 0 PP 行了大量的研究。聂丽芳I 8 1 等采用 4 1 与 2 1 .. 5t n i 9 m的 制成预混液( M 占 5 MB M 为 A 的 1%,V  ̄
Fi Mc+ c S c F+ p

黑颗粒相互包裹 , 分散均匀; B 样内部存在大小不 而 的孔 , 由于 P 这是 F过程难以完全消除粉体之 间的

“ 桥拱效应”且润滑剂和成型压力的分布不均 , , 易造
成粉体团聚 , 因此 , 降低了素坯结构的均匀性。 图 3 A 和 B 的素坯压汞测试孔径分布曲线。 为 2
SC粉体级配 , G i 以 C成型制备 了强度为 45 a 7MP 的
收稿 1期 :010—6 3 21-3 1 - -
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