注射成型反應(yīng)燒結(jié)SiC及B4C-SiC復(fù)合材料制備工藝研究.pdf

1、反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷材料具有抗氧化、抗熱振、耐磨損、高熱導(dǎo)率及高強(qiáng)度等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于高溫閥件、熱交換器、輻射管等零件的生產(chǎn)。目前，零部件產(chǎn)業(yè)逐漸朝著精密化、微型化、形狀復(fù)雜化及自動(dòng)化方向發(fā)展，而傳統(tǒng)陶瓷成型技術(shù)難以滿足這一發(fā)展要求。陶瓷注射成型技術(shù)是在聚合物注塑成型和傳統(tǒng)陶瓷制備工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的成型工藝，借助有機(jī)體系優(yōu)異的流變性能，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜形狀零件的近凈尺寸成型，該工藝具有產(chǎn)品質(zhì)量一致性好、自動(dòng)化程度及效率高等優(yōu)勢(shì)，成

2、為目前發(fā)展最快的陶瓷零部件精密成型技術(shù)。
　　本文系統(tǒng)研究了SiC粉體裝載量、顆粒級(jí)配、炭黑含量及有機(jī)組分配比對(duì)喂料流變性能和坯體性能的影響，研究了混煉條件、注射參數(shù)、脫脂條件和燒成工藝對(duì)反應(yīng)燒結(jié)SiC試樣性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)粉體裝載量為70vol.％，陶瓷粉體組成為93wt.％SiC(SC1∶SC2=2∶1)-7wt.％C，有機(jī)體系含量為30vol.％（60wt.％PW-20wt.％HDPE-20wt.％EVA），SA為陶瓷

3、粉體的1.5wt.％時(shí)，喂料流變性能滿足注射成型工藝的要求，所制備的SiC坯體性能具有尺寸精度和強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。最佳的混煉和注射參數(shù)為:混煉溫度140℃，混煉時(shí)間60min，注射溫度175℃，注射壓力100MPa，注射速度5g/cm3。采用溶劑脫脂和熱脫脂相結(jié)合的方式，更能有效快速的脫除坯體內(nèi)有機(jī)成分，較為合理的脫脂條件是以三氯乙烯為溶劑，分別在40℃萃取6h和50℃萃取4h，隨后在N2氣氛下進(jìn)行熱脫脂，最高脫脂溫度為450℃;脫脂后坯體

4、在真空爐中以1-5℃/min的升溫速度加熱到1720℃，保溫2h進(jìn)行燒結(jié)。所制備的反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷樣品的密度、硬度、彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性分別達(dá)到3.01g/cm3、26.2GPa、321.59MPa和4.16MPa·m1/2。
　　研究了反應(yīng)燒結(jié)B4C/SiC復(fù)合材料的注射成型工藝，結(jié)果表明:裝載量為65vol.％，陶瓷粉體組成為63wt.％SiC-30wt.％B4C(BC1∶BC2=3∶2)-7wt.％C，有機(jī)體系含量為35vo

5、l.％（60wt.％PW-20wt.％HDPE-20wt.％EVA），SA為陶瓷粉體的1.5wt.％，PVP為B4C和C含量的4wt.‰時(shí)，喂料具有合適的粘度和良好的充模性能，B4C/SiC成型坯體具有較高的強(qiáng)度。研究了不同B4C含量對(duì)燒結(jié)體性能的影響，研究表明:在B4C含量20-35wt.％范圍內(nèi)，隨著B4C含量增加，試樣密度逐漸下降，硬度逐漸上升，而彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性呈先上升后降低的趨勢(shì)。當(dāng)B4C含量為30wt.％時(shí)，試樣彎曲強(qiáng)度和