超細(xì)碳化硅微粉的制備及反應(yīng)燒結(jié)碳化硅性能的研究.pdf

1、碳化硅(SiC)陶瓷具有高熔點(diǎn)、高硬度、耐磨損和強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),是重要的高溫結(jié)構(gòu)材料之一。反應(yīng)燒結(jié)碳化硅(RBSC)材料可以作為密封件、熱交換器件和噴嘴等材料。但是由于普通RBSC陶瓷的原料雜質(zhì)含量高、粒徑分布寬及成型工藝和燒結(jié)工藝的多樣化等,導(dǎo)致RBSC材料的性能不高。超細(xì)SiC微粉是一種化學(xué)組成均勻性好、粒徑分布窄、純度高且反應(yīng)活性高的化合物,因此本課題以形狀記憶法、原位凝固法和溶膠-凝膠法合成的超細(xì)SiC粉為原料,通過除雜及機(jī)械球磨

2、超聲分散后制備了結(jié)構(gòu)均勻的RBSC坯體。對比了干壓成型、壓力注漿成型和原位凝固/干壓成型對陶瓷的素坯結(jié)構(gòu)和燒結(jié)體的力學(xué)性能的影響,分析了潤滑劑和游離硅(fsi)對材料的影響,采用低溫?zé)Y(jié)工藝,獲得細(xì)晶RBSC陶瓷材料。主要包括以下幾項:
　　 (1)通過比較三種合成SiC粉體的方法,分別合成平均粒徑為300nm、51nm和54nm的超細(xì)SiC微粉,其氧含量在3～5％。溶膠-凝膠法制備的SiC粉雜質(zhì)含量最少,確定了溶膠-凝膠方法的

3、最佳工藝條件,得出除SiO2和C雜質(zhì)的最優(yōu)方法;
　　 (2)通過懸浮液光吸收方法確定了SiC粉體的最佳分散條件,并從分子結(jié)構(gòu)上分析其原因;
　　 (3)通過計算素坯碳密度(pC),準(zhǔn)確控制不同成型工藝下RBSC燒結(jié)體的密度,合適的pc可以有效防止殘留C的存在或硅線的產(chǎn)生,這一結(jié)果對RBSC陶瓷的物相組成控制具有重要意義;
　　 (4)以54nm SiC粉和炭黑按最佳分散條件和原位凝固/干壓成型獲得了抗彎強(qiáng)度為8

4、24±19MPa的RBSC陶瓷,其顯微硬度28.1 Gpa,斷裂韌性4.26MPa·m1/2,分別比微米級晶粒的RBSC材料提高15.89%、7.5%和3.9%。原料粒徑小,低溫?zé)Y(jié)是防止晶粒異常長大的原因;
　　 (5)加入2vol%的PEG6000作為潤滑劑可以提高素坯密度和燒結(jié)體的強(qiáng)度,其加入量可以控制fsi的大小和分布,材料的強(qiáng)度與fsi含量成線性關(guān)系:σb=-7.510Vsi+956.9,同時fSi的尺寸越小分散的越均