高性能碳化硅陶瓷材料制備技術(shù)研究.pdf

1、碳化硅陶瓷作為少數(shù)幾種適合用作高溫結(jié)構(gòu)零部件的候選材料之一，近年來，在高溫、熱沖擊、腐蝕性等惡劣環(huán)境中顯示出其獨(dú)有的優(yōu)越性，并逐漸開始受到人們的重視。 無壓燒結(jié)工藝不但可以制備復(fù)雜形狀和大尺寸的碳化硅部件，具有成本低，燒成體性能好等優(yōu)點(diǎn)，而且相對容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，因而成為碳化硅陶瓷實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)。無壓燒結(jié)技術(shù)包括固相燒結(jié)和液相燒結(jié)兩種途徑，本文對這兩種工藝均進(jìn)行了研究，并重點(diǎn)傾向于前者。 通過對碳化硅粉體進(jìn)行超微化、酸洗

2、及提純除雜技術(shù)、噴霧造粒等技術(shù)來獲得高質(zhì)量的碳化硅粉體。并通過優(yōu)化成份配方、優(yōu)化燒結(jié)工藝等措施，達(dá)到提高制品性能的目的。論文的研究內(nèi)容及成果介紹如下： 采用流化床對撞式氣流粉碎超微化處理SiC粉體，研究表明：分級輪頻率愈高，工作壓力愈大，超微化處理效果愈明顯。適宜的工藝參數(shù)為研磨壓力0.7MPa，分級輪頻率40Hz，1次研磨。在此條件下碳化硅粉體顆粒狀態(tài)主要以片狀、小塊狀存在，且顆粒分布均勻。超微化處理后的碳化硅粉體降低了坯體的

3、燒結(jié)溫度，提高了制品的燒結(jié)性能，獲得了較為理想的顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。 采用混合酸洗進(jìn)行碳化硅粉體的酸洗提純處理，適宜的酸洗提純工藝條件為：酸洗液組成（HF：HNO3）1：1，酸洗液濃度0.1mol/L，酸洗時間2h。在此條件下，獲得了雜質(zhì)含量較低，純度較高的碳化硅粉體材料。 采用壓力式噴霧造粒設(shè)備進(jìn)行碳化硅粉體的噴霧造粒處理，有效改善了碳化硅粉料的流動性。同未經(jīng)噴霧造粒的粉料相比，噴霧造粒碳化硅粉料的松裝密度提高了30％

4、-50％，休止角降低10°-15°，素坯密度最高，顯微組織表明素坯斷面更為均勻。研究表明，合理的噴霧造粒工藝為：固相含量為70％、粘合劑含量為0.5％、熱風(fēng)進(jìn)口溫度為320℃、出口溫度為90℃。 采用真空無壓燒結(jié)進(jìn)行碳化硅復(fù)合粉體的致密化燒結(jié)處理。無壓燒結(jié)碳化硅（SiC）材料的最佳成分為2％C+1.0％B+97.0％SiC，最佳真空燒結(jié)工藝為2150℃×2h。在此條件下材料獲得了良好的性能：彎曲強(qiáng)度470Mpa，斷裂韌度5.06