碳化硅陶瓷 论文

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碳化硅陶瓷材料研究的制备与应用探讨

碳化硅陶瓷材料研究的制备与应用探讨

碳化硅陶瓷材料研究的制备与应用探讨【摘要】针对碳化硅陶瓷材料研究的制备与应用探讨问题,探讨了碳化硅陶瓷的制备方法及其性能,介绍了碳化硅陶瓷材料制备的反应烧结法,无压烧结法和液相烧结法,总结碳化硅材料以其优异的性能,介绍了它的应用范围,展望了碳化硅陶瓷材料的发展趋势。

【关键词】碳化硅陶瓷;陶瓷材料;陶瓷烧结;烧结法0.引言由于碳化硅陶瓷具有超硬性能,又具有高温强度和抗氧化性好、耐磨性能和热稳定性高、热膨胀系数小、热导率高、化学稳定性好等优点,可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料,广泛应用于机械制造加工行业。

它还可以应用在军事方面,例如将碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴,这种技术已应用于火箭技术中。

同时在航空、航天、汽车、机械、石化、冶金和电子等行业得到了广泛的应用,碳化硅密度居中,硬度和弹性模量较高,还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。

由于碳化硅产品具有操作简单方便,使用寿命长,使用范围广等优点,使碳化硅产品的市场发展前景广阔,因此受到很多国家的重视,一直是材料学界研究的重点,如何制得高致密度的碳化硅陶瓷也是研究者一直关心的课题。

目前制备碳化硅陶瓷的方法主要有以下几种方法,由于制备方法的不同,碳化硅陶瓷材料的性能与制备工艺的不同有一定的相关性,本文对碳化硅陶瓷的制备方法及其应用进行了介绍。

1.反应烧结法制备陶瓷与应用反应烧结法也可称为活化烧结或强化烧结法。

需要指出活化烧结和强化烧结的机理有所不同。

活化烧结的过程是指可以降低烧结活化能,使体系的烧结可以在较低的温度下以较快速度进行,并且使得烧结体性能得到提高的烧结方法。

而强化烧结的过程泛指能增加烧结速率,或强化烧结体性能(通过合金化或者抑制晶粒长大)的所有烧结过程。

可见它们的制备机理是存在差异的。

反应烧结强调反应,这是一种化学过程,也就是有一种物质变成另外一种物质,例如,在制备碳化硅的过程中,就会在确定的温度下发生Si+C→SiC 的化学反应。

碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷

太原工业学院 2015/2016学年第一学期《特种陶瓷》课程论文题目:碳化硅陶瓷的工艺与发展方向班级: 122073219姓名:刘鑫泽学号: 191 前言随着科技的发展,人们迫切需要开发各种新型高性能结构材料。

碳化硅陶瓷由于具有多种良好的的性能,已经在许多领域大显身手,并且已经收到人们的高度重视。

2 晶体结构SiC是共价键很强的化合物,SiC中 Si-C键的离子性仅12%左右。

SiC具有α和β两种晶型。

β- SiC的晶体结构为闪锌矿晶体结构立方晶系,Si和 C 分别组成面心立方晶格;α-SiC纤锌矿型结构,六方晶系。

存在着4H、15R和6H等100余种多型体,其中, 6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。

在温度低于1600℃时,SiC以β-SiC形式存在。

当高于1600℃时,β- SiC缓慢转変成α-SiC的各种多型体。

4H- SiC在2000℃左右容易生成;15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成;对于6H- SiC,即使温度.超过2200℃,也是非常稳定的。

SiC中各种多型体之间的自由能相差很小,因此,微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。

[1]3 性能与应用3.1 性能(1)SiC陶瓷化学稳定性好、抗氧化性强。

(2)硬度高,耐磨性能好。

(3)SiC具有宽的能带间隙。

(4)优良的导电性。

(5)热稳定性好,高温强度大。

(6)热膨胀系数小、热导率大以及抗热振和耐化学腐蚀等。

[4]3.2 应用碳化硅的最大特点是高温强度高,有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能,其热传导能力很强,仅次子氧化铍陶瓷。

碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承、泵的密封圈、拉丝成型模具等。

SiC陶瓷已成为1400℃以上最有价值的高温结构陶瓷,在各个工业领域中被广泛的应用。

[6]4 合成方法工业上应用的SiC粉末都是人工合成的,方法主要有:(1)Acheson法:这是工业上采用最多的合成方法,即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500℃左右高温反应制得。

碳化硅陶瓷的发展与应用

碳化硅陶瓷的发展与应用

碳化硅陶瓷的发展与应用1073112 王苗摘要:碳化硅陶瓷以其优异的抗热震、耐高温、抗氧化和耐化学腐蚀等特性而广泛地应用于石油、化学、汽车、机械和宇航等工业领域中,并日益引起人们的重视。

本文对各种SiC 陶瓷的制备方法、性能特点及其应用现状进行了综合评述。

关键词:碳化硅陶瓷发展与应用Abstract: Silicon carbide ceramics have been widely used in petroleum, chemical, automotive,mechanical and aerospace industries because of their excellent resistance to thermal shock, high temperatures, oxidation and chemical corrosion. In this paper, the fabricating methods, mechanical properties and current applications of various SiC ceramics are revicwed.Key Words: SiC Ceramics Development and Application1 前言现代国防、核能和空间技术以及汽车工业、海洋工程的迅速发展, 对火箭燃烧室内衬、飞机涡轮发动机叶片、核反应堆结构部件、高速气动轴承和机械密封零件等材料的要求愈来愈高, 迫切需要开发各种新型高性能结构材料。

碳化硅陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性, 因此, 已经在许多领域大显身手, 并日益受到人们的重视。

例如, SiC陶瓷在石油化学工业中已被广泛地用作各种耐腐蚀用容器及管道在机械工业中已被成功地用作各种轴承、切削刀具和机械密封部件在宇航和汽车工业中也被认为是未来制造燃气轮机、火箭喷嘴和发动机部件的最有希望的候选材料。

国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展

国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展

国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展一、本文概述碳化硅陶瓷材料,作为一种高性能的无机非金属材料,因其出色的物理和化学性能,如高强度、高硬度、高热稳定性、良好的化学稳定性以及低热膨胀系数等,在航空航天、汽车、能源、电子等多个领域具有广泛的应用前景。

本文旨在全面综述国内外碳化硅陶瓷材料的研究现状、发展趋势和应用领域,以期为相关领域的科研人员和技术人员提供有价值的参考。

本文首先回顾了碳化硅陶瓷材料的发展历程,并分析了其独特的物理和化学性质,以及这些性质如何使其在众多领域中脱颖而出。

随后,文章重点介绍了国内外在碳化硅陶瓷材料制备工艺、性能优化、结构设计等方面的研究进展,包括新型制备技术的开发、复合材料的制备与应用、纳米碳化硅陶瓷的研究等。

文章还讨论了碳化硅陶瓷材料在航空航天、汽车、能源、电子等领域的应用现状及未来发展趋势。

通过本文的综述,我们期望能够为碳化硅陶瓷材料的研究与应用提供更为清晰和全面的视角,推动该领域的技术进步和创新发展。

我们也期待通过分享国内外的研究经验和成果,为国内外科研人员和技术人员搭建一个交流与合作的平台,共同推动碳化硅陶瓷材料的发展和应用。

二、碳化硅陶瓷材料的制备技术碳化硅陶瓷材料的制备技术是决定其性能和应用领域的关键因素。

经过多年的研究和发展,目前碳化硅陶瓷的主要制备技术包括反应烧结法、无压烧结法、热压烧结法、气相沉积法等。

反应烧结法:反应烧结法是一种通过碳和硅粉在高温下反应生成碳化硅的方法。

这种方法工艺简单,成本较低,但制备的碳化硅陶瓷材料致密度和性能相对较低,主要用于制备大尺寸、低成本的碳化硅制品。

无压烧结法:无压烧结法是在常压下,通过高温使碳化硅粉末颗粒之间发生固相反应,实现烧结致密化。

这种方法制备的碳化硅陶瓷材料具有较高的致密度和优良的力学性能,但烧结温度较高,时间较长。

热压烧结法:热压烧结法是在加压和高温条件下,使碳化硅粉末颗粒之间发生固相反应,实现快速烧结致密化。

这种方法制备的碳化硅陶瓷材料具有极高的致密度和优异的力学性能,但设备成本高,生产效率较低。

碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷特性与适用分析(文章摘录于《中国设备管理材质学分析》)一、研究背景及碳化硅材料1.1 研究背景随着科学技术的发展,特别是能源、空间技术的高度发展,经常要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优越性能,才能在比较苛刻的工作环境中使用。

由于特种陶瓷材料具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,已成为尖端科学的重要组成部分,受到普遍重视。

碳化硅陶瓷是近二十几年才开始发展的新材料,但由于其具有特别优良的高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温性能,很快得到了开发应用,大量应用于石油化工、冶金机械、航空航天、微电子、汽车、钢铁等领域,并日益显示出其他特种陶瓷所无法比拟的优点。

现代国防、核能和空间技术以及汽车工业、海洋工程的迅速发展,对火箭燃烧室内衬、飞机涡轮发动机叶片、核反应堆结构部件、高速气动轴承和机械密封零件等材料的要求愈来愈高,迫切需要开发各种新型高性能结构材料。

碳化硅(SIC)陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,因此,已经在许多领域大显身手,并日益受到人们的重视。

例如,SIC陶瓷在石油化学工业中已被广泛地用作各种耐腐蚀用容器及管道;在机械工业中已被成功地用作各种轴承、切削刀具和机械密封部件;在宇航和汽车工业中也被认为是未来制造燃气轮机、火箭喷嘴和发动机部件的最有希望的候选材料。

.本文首先对SIC基本性质及SIC粉末的合成方法进行了简单介绍,接着重点综述了SIC陶瓷的各种烧结技术及其性能特点,最后对SIC陶瓷的应用现状与未来发展进行了概括和分析。

碳化硅陶瓷材料具有高温强度大、高温抗氧化性强、耐磨损性能好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高、抗热震和耐化学腐蚀等优良特性[1-4],在汽车、机械化工、环境保护、空间技术、信息电子、能源等领域有着日益广泛的应用,已经成为一种在很多工业领域性能优异的其他材料不可替代(3)SiC的热学性质SiC是在高温下合成的,其制品也多是在高温下制备或者在高温下使用。

泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺与性能研究

泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺与性能研究

泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺与性能研究一、本文概述随着科学技术的不断发展和进步,新型陶瓷材料的研究与应用逐渐成为材料科学领域的研究热点。

其中,泡沫碳化硅陶瓷作为一种轻质、高强、耐高温的新型陶瓷材料,凭借其独特的物理和化学性能,在航空航天、能源、环保等领域展现出广阔的应用前景。

本文旨在深入探讨泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺,研究其性能特点,为进一步优化制备工艺、提升材料性能以及推动其在实际应用中的广泛使用提供理论支撑和实践指导。

本文首先概述了泡沫碳化硅陶瓷的基本性质和研究背景,阐述了其在不同领域中的应用价值。

随后,详细介绍了泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺,包括原料选择、配方设计、成型方法、烧结工艺等关键步骤,并分析了各工艺参数对材料性能的影响。

在此基础上,本文重点研究了泡沫碳化硅陶瓷的物理性能、化学性能以及力学性能,如密度、孔隙率、热稳定性、抗腐蚀性等,并通过实验数据分析了其性能特点与制备工艺之间的关联。

本文总结了泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺与性能研究成果,指出了当前研究中存在的问题和不足,并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。

通过本文的研究,旨在推动泡沫碳化硅陶瓷制备工艺的进一步优化,提升材料性能,拓展其应用领域,为新型陶瓷材料的发展做出积极贡献。

二、泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺主要包括原料选择、配方设计、泡沫前驱体的制备、碳化硅化过程以及后处理几个关键步骤。

原料选择是制备泡沫碳化硅陶瓷的第一步,其主要原料包括硅源、碳源、造孔剂以及可能的添加剂。

硅源一般选择硅粉、硅溶胶或硅烷等,碳源则可以选择石墨、炭黑、有机聚合物等。

造孔剂的选择对于泡沫结构的形成至关重要,常用的有无机盐类、高分子聚合物等。

根据需求,还可以添加一些助剂,如分散剂、催化剂等。

配方设计则需要根据所需的碳化硅陶瓷性能,合理搭配各原料的比例。

通过调整硅碳比、造孔剂含量等参数,可以控制泡沫碳化硅陶瓷的密度、孔径、孔结构以及机械性能等。

泡沫前驱体的制备是制备泡沫碳化硅陶瓷的关键步骤。

高强度碳化硅基陶瓷的研究

高强度碳化硅基陶瓷的研究

高强度碳化硅基陶瓷的研究高强度碳化硅基陶瓷是一种新型的高性能材料,它既具有碳硅陶瓷的高强度特性,又有碳硅陶瓷的高温稳定性和耐腐蚀性,且具有低密度和较高的抗剪切强度,可以应用于各种高要求环境中。

本文详细介绍了高强度碳化硅基陶瓷的成分组成、特性、生产、物性数据、应用及其未来发展趋势。

高强度碳化硅基陶瓷是一种以碳(C)、硅(Si)和氧(O)为主要组成的复合材料,主要由碳石英质、碳石棉质、碳硅氢石、碳硅铝酸盐、碳硅钙酸盐等组分组合而成。

它具有卓越的机械、热、电气和物理性能。

它的温度稳定性优异,可长期在温度高达1500℃的环境下使用;耐腐蚀性强,可抗酸碱和热腐蚀;隔热性能优良,也可作为阴极保护;而且具有较高的抗压强度,抗拉强度及抗剪切强度。

它的密度较低,比碳化硅基陶瓷低1520%,具有优异的导热性和导电性,可以替代碳化硅陶瓷制造耐高温和抗腐蚀的精密零件。

高强度碳化硅基陶瓷的制备方法大致分为两种,即直接调制法和复合法。

直接调制法是将碳硅陶瓷的原料粉末进行选粉、混料、烧结等工序精制而成;复合法是根据特定配方经历磨料粉磨、挤压成型、烧结等多个工序制得的。

一般采用直接调制的方法制备高强度碳化硅基陶瓷,其制备工艺比较简单,但产品性能比复合物稍逊色一些。

高强度碳化硅基陶瓷的物性数据主要有弹性模量、抗压强度和抗弯曲强度。

它的弹性模量通常在200-1000 GPa之间,抗压强度可达1400 MPa以上,抗弯曲强度可达200 MPa以上。

高强度碳化硅基陶瓷的应用范围较广,主要应用于电子、航空航天、舰船、化工、电力、机械等行业。

由于它具有较高的抗压强度和抗剪切强度,可以用于高要求环境下的精密零件,如热器、阀门、控制装置、耐热容器、车载引擎零件等。

此外,由于其优良的导热性和导电性,还可广泛用于高温热电转换、热能转换及热能器件的制造。

未来,随着碳化硅基陶瓷材料和技术的进步,以及其出色的性能,高强度碳化硅基陶瓷的应用范围将进一步拓展,在新型能源、高温抗腐蚀、工程材料等领域均有潜在的广泛发展前景。

碳化硅陶瓷球的磨削机理研究

碳化硅陶瓷球的磨削机理研究

(4)耐高温,热膨胀系数小在一些高温环境中,要求陶瓷球既要保证一定的强度,又要保证尺寸精度。

例如,喷气发动机为了追求高的推重比(即推力大、重量轻),轴承的工作温度提高到600"C以上,而一般钢滚动轴承的承受温度仅为250"(2,这时就要考虑使用陶瓷球轴承。

如氮化硅陶瓷的最高使用温度为800"C左右,热膨胀系数为轴承钢的三分之一左右。

(5)耐腐蚀特种条件下工作的许多设备,其中的轴承、阀门要求耐酸碱腐蚀、耐水锈蚀,如海洋、化工、食品加工等领域,陶瓷球轴承完全可满足这一要求,比如碳化硅陶瓷可以抵抗氢氟酸的侵蚀。

目前,制作陶瓷球的材料主要有碳化硅、氮化硅、氧化锆和氧化铝。

图2.1为这四种陶瓷材料制作的陶瓷球。

表2.1为陶瓷材料与钢材料基本性能对比。

(a)碳化硅(b)氮化硅(c)氧化锆(d)氧化铝图2.1陶瓷球表2.1陶瓷材料和钢材料基本性能对比机械科学研究院硕士学位论文(a)碳化硼(c)金刚石图3.5磨料形貌图表3.2磨料硬度(b)金刚砂磨科硬度(kg/—2)金剐石碳化硼金刚砂10000左右4000~50003.4试验流程本试验的方案设计为:(1)四种陶瓷的腐蚀面分析;(2)四种陶瓷的断口分析;(3)四种陶瓷的压痕试验;(4)四种陶瓷球的研磨试验;(5)碳化硅陶瓷球的研磨试验;(6)碳化硅陶瓷球的抛光试验;(7)表面形貌分析;(8)结果分析与讨论.碳化硅陶瓷球的研磨试验碳化硅陶瓷球的抛光试验表面形貌分析结果分析与讨论图3.6试验流程图3.5性能测试及组织结构观察3.5.1密度测试按照GB/T3850-1983中的方法,测量碳化硅,氮化硅、氧化锆和氧化铝四种试样的密度。

3.5.2腐蚀试样的制备采用20、lO、5、3.5和1.5pm的金刚石研磨膏对预腐蚀面进行逐步抛光,然后在一定条件下进行腐蚀。

利用S-570型扫描电镜观察。

表3.3为试样的腐蚀方法。

表3.3试样腐蚀方法试样腐蚀条件碳化硅氮化硅氧化锆氧化铝在煮沸的铁氰化钾,氢氧化钾和水(质量比lt1:lO)的混合溶液中浸泡15min在熔融的氢氧化钾中浸泡5rain在1430'c保温lh在1480℃保温lOmin3.5.3断口试样的制备用压力机将陶瓷球压碎,将碎块用超声波清洗。

碳化硅陶瓷的发展及应用

碳化硅陶瓷的发展及应用

碳化硅陶瓷的发展及应用碳化硅陶瓷是一种新兴的陶瓷材料,具有出色的性能和广泛的应用前景。

在过去几十年里,碳化硅陶瓷得到了广泛的研究和开发,取得了重要的进展和突破,在许多领域都有各种应用。

首先,碳化硅陶瓷具有出色的耐高温性能。

它的熔点高达2700,在高温环境下能够保持稳定的性能,不易熔化和变形。

因此,碳化硅陶瓷被广泛应用于高温炉、导热材料、热交换器等领域,可以有效地提高设备的使用寿命和性能。

其次,碳化硅陶瓷还具有优异的硬度和抗磨性能。

它的硬度接近于金刚石,能够抵抗高速摩擦和磨损,因此被广泛应用于磨料、切割工具、轴承等领域。

此外,碳化硅陶瓷的抗腐蚀性能也很好,可以在恶劣的化学环境中长期使用。

碳化硅陶瓷还具有良好的导热性和绝缘性能。

它的导热系数较高,热膨胀系数较低,能够快速传导热量并保持稳定的形状和尺寸。

同时,碳化硅陶瓷是一种优秀的绝缘材料,能够有效地阻止电流的流动,广泛应用于电气绝缘和高压设备。

此外,碳化硅陶瓷还具有良好的化学稳定性和生物相容性。

它不易与其他物质发生反应,可以稳定地用于化学实验、医学器械等领域。

此外,碳化硅陶瓷还具有一定的生物相容性,可以广泛应用于生物医学材料、人工关节等领域。

最近,碳化硅陶瓷在能源领域的应用也引起了广泛关注。

碳化硅陶瓷可以作为太阳能电池的基底材料,可以提高太阳能电池的转化效率和稳定性。

此外,碳化硅陶瓷在电池材料、燃料电池等领域的应用也有很大的潜力。

总之,碳化硅陶瓷作为一种新型的陶瓷材料,具有出色的性能和广泛的应用前景。

随着科技的不断进步和发展,相信碳化硅陶瓷在各个领域的应用将会越来越广泛,为人们的生活和工作带来更多的便利和惊喜。

碳化硅陶瓷增材制造研究新进展及其挑战与机遇

碳化硅陶瓷增材制造研究新进展及其挑战与机遇

英文回答:The utilization of silicon carbide (SiC) ceramics is widespread across various industries due to their exceptional thermal and mechanical properties. In recent years, there has been a notable surge in interest towards the additive manufacturing of SiC ceramics, which presents the potential to fabricate intricateponents with precise detailing and high efficiency. Significant advancements have been made in SiC ceramic additive manufacturing research, particularly in the areas of material innovation, process refinement, and application expansion. For example, novel SiC-based feedstock materials have been developed, boasting improved flow characteristics and stability, consequently leading to enhanced printing quality and overall performance. Furthermore, the optimization of printing parameters, such as temperature regulation, layer thickness, and printing speed, has resulted in heightened fabrication precision and inherent structural integrity of SiC ceramicponents.由于碳化硅(SiC)陶瓷具有特殊的热力和机械性质,因此其利用在各种行业很普遍。

碳化硅陶瓷的制备和导热性能研究

碳化硅陶瓷的制备和导热性能研究

摘要SiC陶瓷具有密度小,机械强度高,热膨胀系数小,导热率高的优异性能,除了在微电子领域,也被广泛应用在发动机、喷嘴、热交换器、天文望远镜系统中的反射镜等。

这些应用均和SiC陶瓷的优良导热性能密切相关。

因此高导热率作为SiC陶瓷广泛应用的基础之一,需要加大研究的力度。

本课题利用液相烧结原理,采用热压烧结方法制备得到碳化硅陶瓷,研究了烧结助剂种类和含量对其致密度、物相组成、微观结构、力学性能和导热率等一系列性能的影响,通过调整烧结助剂配比和含量,发现复相烧结助剂Y2O3+AlN相比单相烧结助剂能够获得更高致密度的SiC陶瓷,随着Y2O3+AlN添加量从1.0 wt.%逐渐增加到11.6 wt.%,陶瓷的致密度先增加后减小,当添加3 wt.%Y2O3+2 wt.%AlN作为烧结助剂时,获得SiC陶瓷致密度最高为99.72%,导热率最高达到73.53 W/(m·K),之后经过进一步热处理,导热率提高为102.78 W/(m·K)。

探讨了SiC声子导热机制中,对声子散射的主要影响因素为:晶界、晶界处存在的第二相以及晶粒内固溶的杂质原子。

在此基础上添加石墨烯制备了GNPs/SiC陶瓷基复合材料,研究了石墨烯在SiC基体中的分散行为和结合方式,探究石墨烯质量分数对复合材料各项性能的影响规律。

实验中发现大部分石墨烯的分布方向均与加压方向垂直,随着石墨烯添加量由0逐渐增加到5 wt.%时,GNPs/SiC致密度在不断下降,弯曲强度则先增大后减小,当添加1.0 wt.%的石墨烯时,复合材料的力学性能最优,弯曲强度达632.75 MPa,比未添加石墨烯时的SiC基体增加了12.43%。

由于石墨烯的择优取向,使得GNPs/SiC复合材料的导热率在轴向压力的垂直方向和平行方向出现明显的差异。

垂直方向导热率随着石墨烯添加量增多先增大达到最大值84.98 W/(m·K),另一个方向后减小,添加量为 3 wt.%时,导热率λ⊥导热率随石墨烯的加入不断减小。

碳化硅陶瓷的发展与应用

碳化硅陶瓷的发展与应用

碳化硅功率器件应用前景
4H-SiC和6H-SiC的施主激活能都比硅的要高,因 而,4H-SiC和6H-SiC增强施主的离化比硅在更高的温 度下发生,于是其特性不灵敏于温度,它的高温工作 和低的导通电阻Ron,令功率开关转换器、逆变器开关 损耗显著减小。
碳化硅功率器件应用前景
目前的碳化硅技术还处于不断开发进取 过程中,用碳化硅制作的高压功率肖特基二 极管最为成熟,制作其它功率器件,比如功 率开关晶体管等还处于研发过程中
碳化硅结构
碳化硅晶体和金刚石一样,是 原子晶体,空间网状结构,一个C与 四个Si一形成正四面体结构,一个晶 胞内有4个碳原子和4个Si原子。 虽然SiC的四面体键很强,但层 错形成能量却很低,这一特点决定 了SiC的多型体现象,已经发现SiC 具有250多种多型体,每种多型体的 C/Si双原子层的堆垛次序不同。最 常见的多型体为立方密排和六角密 排
(1)磨料 由于其超硬性能,可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂 纸以及各类磨料,广泛应用于机械加工行业。 (2)耐火材料 由于其耐火性性能,可制作成重结晶碳化硅制品、燃气轮机构件、 喷嘴等。 (3)脱氧剂 炼钢时通常要使用硅铁脱氧,近代发展了用碳化硅代替硅铁作脱氧 剂,炼出的钢质量更好、更经济。因为用碳化硅脱氧时,成渣少而 且很快,有效地减少了渣中某些有用元素的含量,炼钢时间短而成 分更好控制。 (4)军事方面 用碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴,已应用于火箭 技术中。碳化硅基复合材料制备的阿丽亚娜火箭尾喷管已成功应用。 碳化硅密度居中,比Al2O3轻20%,硬度和弹性模量较高,价格比B4C 低得多,还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。
5、合成法中固相法原料便宜、质量稳定、易实现 工业化生产是它的主要优点,目前仍然是一种占主要地 位的生产方法,其中用Acheson法制备的碳化硅年产量 在百万吨以上,国内每年的产量近30万吨。

碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究

碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究

碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究
首先,无压烧结是一种常用的碳化硅陶瓷制备方法。

其工艺过程主要包括原料处理、混合、成型、干燥和烧结等环节。

在原料处理和混合过程中,需要选择高纯度的碳化硅粉末,并控制其粒度和分布等物理特性。

成型则可以通过注塑成型或压坯成型等方式实现。

干燥一般采用自然干燥或低温干燥的方法。

最后,将成型坯体置于高温炉中进行烧结,烧结温度可根据材料的要求进行调控。

其次,碳化硅陶瓷的性能对于其应用具有重要的影响。

在机械性能方面,碳化硅陶瓷具有很高的硬度和抗磨性,可用于制作高速切削工具。

此外,碳化硅陶瓷还具有优异的力学强度和疲劳性能,可用于制作高负荷、高强度的结构部件。

在耐腐蚀性方面,碳化硅陶瓷具有优异的耐酸碱性和耐氧化性,可用于制作化学反应器和催化剂承载体等。

此外,碳化硅陶瓷还具有优异的热稳定性和导热性能,可用于制作高温炉膛和热交换器等。

然而,碳化硅陶瓷在无压烧结过程中也存在一些问题。

首先,由于碳化硅粉末具有高的表面能,易于吸湿,因此在原料处理和成型过程中需要采取适当的措施防止湿气影响成型及烧结品质。

其次,碳化硅陶瓷的烧结温度较高,烧结过程中容易发生烧结收缩不均匀的问题,导致制品形状不良和裂纹等缺陷的产生。

此外,在无压烧结过程中,还需要考虑陶瓷材料的烧结助剂选择及添加量的控制,以提高烧结体的致密化程度。

综上所述,碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究对于发展碳化硅陶瓷的应用具有重要的意义。

通过优化烧结工艺和材料配方等方面的研究,可以进一步提高碳化硅陶瓷的制备质量和性能,满足不同领域对碳化硅陶瓷的需求。

碳化硅技术陶瓷无压烧结工艺研究

碳化硅技术陶瓷无压烧结工艺研究

论文题目:碳化硅技术陶瓷无压烧结工艺研究论文类型:应用型专业:本科生:(签名)指导老师:(签名)摘要碳化硅陶瓷具有诸多优异的性能,被广泛应用于许多领域,碳化硅陶瓷制备常用无压烧结工艺。

无压烧结具有操作简单、成本低、可制备形状复杂和大尺寸的碳化硅部件,而且相对容易实现工业化等特点,因此无压烧结是碳化硅陶瓷制备中最有前途的烧结方法。

本实验采用无压烧结,在α-SiC粉体中添加不同含量粒度为1µm的β-SiC,烧结助剂为碳化硼,粘结剂为酚醛树脂,保护气氛为氩气,烧结温度为2010℃,烧结时间为40min。

分析烧结体的性能,确定烧结体性能最佳时的β-SiC添加量。

实验结果表明:β-SiC添加量为10%wt时,烧结体体积密度最高,可达3.128g/cm3。

初步确定最佳的β-SiC添加量为10%wt。

关键词:无压烧结,α-SiC,β-SiC,固相烧结Subject :Study on Technology of Pressureless sintering Silicon Carbide CeramicThesis :ApplicationSpecialty :Inorganic nonmetal material engineeringName :Rui Du (Signature)Instructor:Xiaogang Wang (Signature)ABSTRACTSilicon carbide ceramic with excellent properties has been widely used in many fields, pressureless sintering is the most commonly method of silicon carbide ceramic preparation. With the advantage of simple operation, low cost, prepared for complicated shape and large size silicon carbide components, and relatively easy to implement industrialized features ,pressureless sintering is the most promising method for preparation of the silicon carbide ceramic.Pressureless sintering is used in the experiment.Add ing different content of β-SiC into α-SiC,boron carbide acts ac sintering aids, phenolic resin serves as binder, argon gas acts as protective atmosphere,sintering temperature is 2010℃,sintering time is 40 min.Analysis the properties of sintered body and d etermine the best properties of sintered body with β-SiC addition.The experiment show that the volume density of sintered body is the highest with 10%wt β-SiC addition,and 3.128g/cm3is achieved.So we can get the optimum β-SiC addition is 10%wt.KEY WORDS:pressureless sintering,α-SiC,β-SiC, Solid-phase sintering目录1 前言 (1)1.1 碳化硅的简介 (1)1.1.1 碳化硅的起源及发展 (1)1.1.2 碳化硅的结构 (1)1.1.3 碳化硅的性能及应用 (3)1.2 碳化硅的粉体制备 (3)1.3 碳化硅陶瓷成型工艺 (5)1.3.1注浆成型 (6)1.3.2 可塑成型 (6)1.3.3 等静压成型 (7)1.3.4 模压成型 (7)1.4 碳化硅的烧结工艺 (7)1.4.1 反应烧结 (8)1.4.2 重结晶烧结 (8)1.4.3 热压烧结 (8)1.4.4 无压烧结 (8)1.5 国内外研究现状及生产需要 (9)1.6 研究内容 (10)2 实验 (11)2.1 实验原料 (11)2.1.1 碳化硅 (11)2.1.2 碳化硼 (13)2.1.3 酚醛树脂 (14)2.1.4 聚乙二醇 (15)2.1.5 四甲基氢氧化氨水溶液 (15)2.1.6 油酸 (15)2.2 实验设备 (16)2.3 实验流程图 (17)2.4 实验过程 (18)2.4.1浆料制备 (18)2.4.2 浆料喷雾造粒 (18)2.4.3 级配的设计 (20)2.4.4 粉料成型 (22)2.4.5 坯体烧结 (22)3 实验结果与分析讨论 (24)3.1 体积密度、维氏硬度的测试与分析 (24)3.1.1 体积密度的测试与分析 (24)3.1.2 维氏硬度的测试与分析 (26)3.2 X衍射(XRD)的测试与分析 (27)3.3 扫描电镜(SEM)的测试与分析 (29)3.1.1 温度对无压烧结陶瓷致密度影响 (29)4 结论 (33)5 存在问题与改进方法 (34)致谢 (35)参考文献 (36)1 前言1.1 碳化硅的简介1.1.1 碳化硅的起源及发展碳化硅(Silicon Carbide,缩写为SiC)是一种人造材料,以石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。

光刻机用碳化硅陶瓷的文章

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感谢支持!正文:就一般而言我们的光刻机用碳化硅陶瓷的文章具有以下内容:光刻机用碳化硅陶瓷:精密制造的基石一、引言在当今日新月异的科技发展中,集成电路(IC)产业无疑是推动科技进步的重要力量。

作为集成电路制造的关键设备,光刻机被誉为“超精密尖端装备的珠穆朗玛峰”。

而在光刻机的精密制造中,碳化硅陶瓷材料凭借其卓越的性能,成为了不可或缺的组成部分。

本文将深入探讨光刻机用碳化硅陶瓷的特点、应用及制造工艺,以展现其在精密制造领域的重要地位。

二、碳化硅陶瓷的特点碳化硅陶瓷,作为一种高性能的结构陶瓷材料,具有高强度、高硬度、高弹性模量、高导热系数、低热膨胀系数和优良的化学稳定性等特性。

这些独特的性能使得碳化硅陶瓷在多个领域具有广泛的应用前景,尤其是在集成电路制造装备领域,其重要性不言而喻。

三、碳化硅陶瓷在光刻机中的应用在光刻机中,碳化硅陶瓷被广泛应用于工件台、导轨、反射镜、陶瓷吸盘等关键部件的制造。

这些部件需要承受高速、高精度的运动和控制,对材料的性能要求极高。

碳化硅陶瓷的优异性能正好满足了这些要求,使得光刻机能够实现更高的分辨率和更稳定的性能。

具体来说,碳化硅陶瓷的高强度和高硬度保证了部件在高速运动中的稳定性和耐久性;高弹性模量使得部件在受到外力作用时能够迅速恢复原状,减少误差;高导热系数和低热膨胀系数则保证了部件在温度变化时能够保持稳定的尺寸精度。

此外,碳化硅陶瓷的优良化学稳定性也确保了部件在恶劣环境下仍能保持良好的性能。

四、碳化硅陶瓷的制造工艺碳化硅陶瓷的制造工艺相对复杂,主要包括凝胶注模成型工艺和无模成型工艺等。

碳化硅陶瓷材料的制备与应用

碳化硅陶瓷材料的制备与应用

碳化硅陶瓷材料的制备与应用碳化硅(SiC)因其高熔点高硬度、高耐温、高耐腐蚀等重要特性而成为了一种重要的陶瓷材料。

作为一种功能材料,碳化硅在机械工业、航空航天、核工业、电力工业等领域有着广泛的应用。

尤其是在高温、高压、高磨耗甚至极端的酸碱环境下,碳化硅的性能表现更加突出,具有不可替代的作用。

本篇文章将主要探讨碳化硅陶瓷材料的制备与应用的相关问题。

一、碳化硅陶瓷材料的制备碳化硅陶瓷材料的制备方法繁多,可以通过常规的粉末冶金法、溶胶凝胶法、热化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法等方式进行制备。

下面我们将详细介绍这些方法。

1. 粉末冶金法粉末冶金法是碳化硅陶瓷材料制备中应用较广泛的一种方法。

该方法首先将碳化硅粉末与其他助剂经过混合后,在真空或惰性气氛中热压成形,之后进行热处理。

该方法简单易行,可以制备大尺寸的陶瓷材料,但是需要较高的热压力和温度,并且会产生较多的粉尘。

2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种化学合成方法,它是指将硅源和碳源在溶液中经过复杂的化学反应形成溶胶,然后再通过热处理进行成形。

该方法可以制备出均匀细致的材料,具有优异的物理化学性能。

但是,这种方法的操作过程较为复杂、工艺繁琐,并且产量较小,适用范围较窄,一般仅用于研究和少量制备。

3. 热化学气相沉积法热化学气相沉积法是一种在高温、高压、惰性气氛中利用氢气和甲烷等有机气体与硅源反应形成碳化硅材料的方法。

无论是浸渍、气相输运还是反应触媒,对于方法的性质甚至反应途径都存在很大的区别。

利用该方法制备的碳化硅材料表现出优异的机械、热学及化学性能,在各种领域应用十分广泛。

4. 等离子体增强化学气相沉积法等离子体增强化学气相沉积法是指在一定的真空环境内,通过强电场放电造成等离子体反应来制备碳化硅材料。

该方法制备碳化硅材料的成本较低,制备工艺简单易行,能够制备出材料的纯度和机械强度都很高。

二、碳化硅陶瓷材料的应用1. 机械工业碳化硅陶瓷材料因其高硬度、高强度、高耐磨损、耐高温等特性,在机械工业领域有着广泛应用。

碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷太原工业学院 2015/2016学年第一学期《特种陶瓷》课程论文题目:碳化硅陶瓷的工艺与发展方向班级: 122073219姓名:刘鑫泽学号: 191 前言随着科技的发展,人们迫切需要开发各种新型高性能结构材料。

碳化硅陶瓷由于具有多种良好的的性能,已经在许多领域大显身手,并且已经收到人们的高度重视。

2 晶体结构SiC是共价键很强的化合物,SiC中 Si-C键的离子性仅12%左右。

SiC具有α和β两种晶型。

β- SiC的晶体结构为闪锌矿晶体结构立方晶系,Si和 C 分别组成面心立方晶格;α-SiC纤锌矿型结构,六方晶系。

存在着4H、15R和6H等100余种多型体,其中, 6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。

在温度低于1600℃时,SiC以β-SiC形式存在。

当高于1600℃时,β- SiC缓慢转変成α-SiC的各种多型体。

4H- SiC在2000℃左右容易生成;15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成;对于6H- SiC,即使温度.超过2200℃,也是非常稳定的。

SiC中各种多型体之间的自由能相差很小,因此,微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。

[1]3 性能与应用3.1 性能(1)SiC陶瓷化学稳定性好、抗氧化性强。

(2)硬度高,耐磨性能好。

(3)SiC具有宽的能带间隙。

(4)优良的导电性。

(5)热稳定性好,高温强度大。

(6)热膨胀系数小、热导率大以及抗热振和耐化学腐蚀等。

[4]3.2 应用碳化硅的最大特点是高温强度高,有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能,其热传导能力很强,仅次子氧化铍陶瓷。

碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承、泵的密封圈、拉丝成型模具等。

SiC陶瓷已成为1400℃以上最有价值的高温结构陶瓷,在各个工业领域中被广泛的应用。

[6]4 合成方法工业上应用的SiC粉末都是人工合成的,方法主要有:(1)Acheson法:这是工业上采用最多的合成方法,即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500℃左右高温反应制得。

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新型功能材料专业化学类班级应化1101学生郭珊学号***********小组成员丁超凡付文静韩丹丹韩双任课教师李村成平时成绩论文成绩课程成绩课程论文要求结合自己学习兴趣,通过小组调研,查阅相关资料,撰写一篇与新型功能材料有关的课程论文。

论文要求:1.论文题目科学规范,调研方向具体明确、题目不能过大;2.字数要在5000字左右(不计参考文献);3.论文撰写要使用自己的语言,要有自己见解及评论,不能拷贝、翻译;4.文字简练,层次分明,逻辑性强,条理清晰,引用数据准确、真实、可靠,结论明确;5.文中涉及的图表需自己画;6.引用的参考文献需在文中用数字标出并在文后列出; 7. 量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB3100~GB3102-93;8. 字体及格式统一要求:论文标题用居中加粗宋体三号字;小标题用加粗宋体小四号字;图表说明用居中宋体五号字;正文及引用文献用宋体小四号字(英文和数字用Times New Roman);1.25倍行距,A4纸,上、下、左、右页边距均为2.5 cm;9. 提交论文双面打印。

本课程成绩评定说明:该课程总成绩由平时成绩与课程论文成绩两部分组成,其中平时考勤、课堂表现、课堂报告等成绩占总成绩50%;课程论文成绩占总成绩的50 %。

平时成绩与课程论文成绩均按满分100分评定。

新型陶瓷-碳化硅陶瓷制备技术及应用摘要:阐述了碳化硅陶瓷的制备技术及应用,介绍了SiC粉末的合成方法(如Acheson法、化合法、热分解法、气相反相法)、SiC的烧结方法(如无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、反应烧结)、反应烧结碳化硅的成型工艺(如模压成型、等静压成型、注浆成型)以及碳化硅陶瓷在各个方面的广泛应用,并展望了碳化硅陶瓷的发展应用前景。

关键词:新型陶瓷;碳化硅陶瓷;SiC粉末合成;SiC烧结;成型工艺一、引言传统陶瓷是用天然或人工合成的粉状化合物,经过成型和高温烧结制成的,由无机化合物构成的多相固体材料。

新型陶瓷以精致的高纯天然无机物或人工合成的无机化合物为原料,采用精密控制的加工工艺烧结,具有优异的性能。

在各个方面,新型陶瓷和传统陶瓷有诸多的不同之处。

在原料使用上方面,新型陶瓷突破传统陶瓷以黏土为主,使用精选或提纯的氧化物、硅化物、氮化物、硼化物等原料。

成分方面,传统陶瓷的组成与黏土的成分相关,不同产地料对产品组成与结构影响很大;新型陶瓷原料是提纯化合物,性质由原料的纯度和制备工艺决定,与产地原料无关。

在制备工艺方面,传统陶瓷以窑炉为主;新型陶瓷用真空烧结、气氛烧结、热压、热静压等手段实现。

在性能与用途方面,传统陶瓷体现日常应用;新型陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨、耐蚀、感应性等特殊性能、使用在特殊场合,在高温,机械电子计算机航天医学工程广泛应用。

依据材料功能,新型陶瓷分类如表一:表一新型陶瓷分类二、碳化硅陶瓷概述碳化硅陶瓷材料具有高温强度大,高温抗氧化性强、耐磨损性能好,热稳定性佳,热膨胀系数小,热导率大,硬度高,抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,在汽车、机械化工、环境保护、空间技术、信息电子、能源等领域有着日益广泛的应用,已经成为一种在很多工业领域性能优异的其他材料不可替代的结构陶瓷。

三、SiC粉末的合成原料粉体性能对陶瓷的成型烧结和显微结构有很大影响,进而对陶瓷性能产生决定性的作用。

新型陶瓷与传统陶瓷的最大区别之一就是它对原料粉体的纯度、细度、颗粒分布、晶形、反应活性,团聚性等都提出了更高的要求。

SiC在地球上几乎不存在,仅在陨石中有所发现。

因此,工业上应用的SiC粉末都为人工合成。

目前,合成SiC粉末的主要方法有:1、Acheson法:这是工业上采用最多的合成方法,即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500℃左右高温反应制得。

因石英砂和焦炭中通常含有Al和Fe等杂质,在制成的SiC中都固溶有少量杂质。

其中,杂质少的呈绿色,杂质多的呈黑色。

2、化合法:在一定的温度下,使高纯的硅与碳黑直接发生反应。

由此可合成高纯度的β-SiC粉末。

3、热分解法:使聚碳硅烷或三氯甲基硅等有机硅聚合物在1200~1500℃的温度范围内发生分解反应,由此制得亚微米级的β-SiC粉末。

4、气相反相法:使SiCl4和SiH4等含硅的气体以及CH4、C3H8、等含碳的气体在高温下发生反应,由此制备纳米级的β-SiC超细粉。

四、SiC的烧结由于碳化硅陶瓷的高性能和在工业领域中的广泛应用,SiC的烧结一直是材料界研究的热点,如何采用较简单的生产工艺在较低的温度下制备得到高致密度的碳化硅陶瓷制品也是研究者一直关心的课题;但由于碳化硅是一种共价性极强的共价键化合物,所以SiC 很难烧结,必须借助烧结助剂或外部压力才可能在2000℃以下实现致密化。

有研究在2050℃和SiC+1%B4C+ 3%C体系热压保温45分钟工艺条件下,密度达到理论致密度的98.75% 。

由于热压工艺自身的缺点而无法应用在商业化生产中,因此无压烧结成了高性能碳化硅陶瓷工业化首选的制备方法。

图一碳化硅烧结反应工艺流程图1、无压烧结:1974年美国GE公司通过在高纯度β-SiC细粉中同时加入少量的B 和C,采用无压烧结工艺,于2020℃成功地获得高密度SiC陶瓷。

目前,该工艺已成为制备SiC陶瓷的主要方法。

最近,有研究者在亚微米SiC粉料中加入Al2O3和Y2O3,在1850℃~2000℃温度下实现SiC的致密烧结。

由于烧结温度低而具有明显细化的微观结构,因而,其强度和韧性大大改善。

2、热压烧结:50年代中期,美国Norton公司就开始研究B、Ni、Cr、Fe、Al等金属添加物对SiC热压烧结的影响。

实验表明:Al和Fe是促进SiC热压致密化的最有效的添加剂。

有研究者以Al2O3为添加剂,通过热压烧结工艺,也实现了SiC的致密化,并认为其机理是液相烧结。

此外,还有研究者分别以B4C、B或B与C,Al2O3和C、Al2O3和Y2O3、Be、B4C与C作添加剂,采用热压烧结,也都获得了致密SiC陶瓷。

3、热等静压烧结:近年来,为进一步提高SiC陶瓷的力学性能,研究人员进行了SiC陶瓷的热等静压工艺的研究工作。

研究人员以B和C为添加剂,采用热等静压烧结工艺,在1900℃便获得高密度SiC烧结体。

更进一步,通过该工艺,在2000℃和138MPa 压力下,成功实现无添加剂SiC陶瓷的致密烧结。

研究表明:当SiC粉末的粒径小于0.6μm时,即使不引入任何添加剂,通过热等静压烧结,在1950℃即可使其致密化。

4、反应烧结:SiC的反应烧结法最早在美国研究成功。

反应烧结的工艺过程为:先将α-SiC粉和石墨粉按比例混匀,经干压、挤压或注浆等方法制成多孔坯体。

在高温下与液态Si接触,坯体中的C与渗入的Si反应,生成β-SiC,并与α-SiC相结合,过量的Si填充于气孔,从而得到无孔致密的反应烧结体。

反应烧结SiC通常含有8%的游离Si。

因此,为保证渗Si的完全,素坯应具有足够的孔隙度。

一般通过调整最初混合料中α-SiC和C的含量,α-SiC的粒度级配,C的形状和粒度以及成型压力等手段来获得适当的素坯密度。

实验表明,采用无压烧结、热压烧结、热等静压烧结和反应烧结的SiC陶瓷具有各异的性能特点。

假如就烧结密度和抗弯强度来说,热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较高,反应烧结SiC相对较低。

另一方面,SiC陶瓷的力学性能还随烧结添加剂的不同而不同。

无压烧结、热压烧结和反应烧结SiC陶瓷对强酸、强碱具有良好的抵抗力,但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的抗蚀性较差。

就耐高温性能比较来看,当温度低于900℃时,几乎所有SiC陶瓷强度均有所提高;当温度超过1400℃时,反应烧结SiC 陶瓷抗弯强度急剧下降。

(这是由于烧结体中含有一定量的游离Si,当超过一定温度抗弯强度急剧下降所致)对于无压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷,其耐高温性能主要受添加剂种类的影响。

五、反应烧结碳化硅的成型工艺1、模压成型(Stamping Process)将一定量的粉料填充模具内,在一定载荷下压制成型。

该成型由于载荷为单向的,也称为单向压制成型。

在成型过程中,由于模具填充的不均匀和压制过程本身造成坯体内密度存在变化。

由于干压成形的坯料水分少,压力大,坯体比较致密,因此能获得收缩小,形状准确,无需大力干燥的生坯。

干压成形过程简单,生产量大,缺陷少,便于机械化,因此对于成型形状简单、小型的坯体颇为合适。

但对于形状复杂、大型的制品采用一般的干压成形就有困难。

在此基础上,有人提出了双向加压、振动压制和磁场压制。

(图二)图二手动压制(圆钢模)2、等静压成型(Isostatic Pressing)等静压成型是将待压试样置于高压容器中,利用液体、气体、橡胶等介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压,当液体介质通过压力泵注入压力容器时,根据流体力学原理,其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。

此时高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。

通过上述方法使瘠性粉料成型致密坯体的方法称为等静压法。

优点是粉料与模具壁的摩擦力小,坯体受力均匀,密度分布均一。

(图三)图三等静压成形系统构造图3、注浆成型(Slip Casting)SiC工艺利用石膏模具的吸水性,将制得的陶瓷浆料注入多孔质模具,由模具的气孔把浆料中的液体吸出,而在模具中留下坯体。

注浆成型工艺成本低,过程简单,易于操作和控制,但成型形状粗糙,注浆时间较长,坯体密度、强度也不高。

人们在传统注浆成型的基础上,相继发展产生了新的压滤成型(Pressure Filtration)和离心注浆成型(Centrifugal Casting),借助于外加压力和离心力的作用,来提高素坯的密度和强度,避免了注射成型中复杂的脱脂过程,但由于坯体均匀性差,因而不能满足制备高性能高可靠性陶瓷材料的要求。

(图四)图四空心注浆花瓶过程示意图六、碳化硅陶瓷的应用由于碳化硅陶瓷所具有的高硬度、高耐腐蚀性以及较高的高温强度,使得碳化硅陶瓷得到了广泛的应用。

主要有以下几个方面:密封环:碳化硅陶瓷的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高,耐磨性能好、摩擦系数小,且耐高温,因而是制造密封环的理想材料。

它与石墨材料组合配对时,其摩擦系数比氧化铝陶瓷和硬质合金小,因而可用于高PV值,特别是输送强酸、强碱的工况中使用。

研磨介质:碳化硅陶瓷由于其高硬度的特点而广泛用于耐磨机械零件中,特别是球磨机中的研磨介质(磨介)。

球磨机中所用的磨介对研磨效率有着重要的影响,其基本要求是硬度高、韧性好,以保证研磨效率高、掺杂少的要求。

防弹板:碳化硅陶瓷由于硬度高、比重小、弹道性能较好、价格较低,而广泛用于防弹装甲中,如车辆、舰船的防护以及民用保险柜、运钞车的防护中。

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