反應燒結SiC陶瓷材料的制備及其結構與性能.pdf

1、近年來,以反應燒結SiC陶瓷為代表的先進結構陶瓷已廣泛應用于機械密封領域。在石油、化工等行業(yè)中,輸送泵、攪拌機等設備在高溫高壓、腐蝕、磨損的嚴酷條件下工作,對密封件材料的性能也提出更高的要求。為了進一步提高陶瓷密封材料的性能,需對其制備工藝、結構與性能的關系進行深入研究。陶瓷密封材料的耐磨性能關系到制品的質量及使用壽命,該方面的研究也尤為重要。
　　本文選用粒徑為7μm的SiC粉體,采用反應燒結工藝制備致密的SiC陶瓷材料,研究了

2、反應燒結SiC陶瓷材料的物相組成、顯微組織結構、力學性能及其斷裂特征,研究了主要工藝參數對反應燒結SiC陶瓷材料顯微結構與力學性能的影響。采用環(huán)塊式摩擦磨損方式,以某進口常壓燒結SiC陶瓷為對磨環(huán),反應燒結SiC陶瓷為摩擦塊,研究反應燒結SiC陶瓷材料在干態(tài)和滴油潤滑狀態(tài)下的摩擦磨損性能。
　　當壓制壓力為117MPa時,SiC陶瓷素坯中的SiC顆粒和納米炭黑粉體分布均勻,且具有三維聯(lián)通的孔隙結構,有良好的Si熔滲性能。1550℃

3、反應燒結SiC陶瓷材料中的SiC含量高,游離Si含量少,密度達到3.01g·cm-3,抗彎強度達到410MPa,洛氏硬度(HRA)達到95,綜合性能達到陶瓷機械密封件的技術要求。反應燒結SiC陶瓷材料由α-SiC、β-SiC及Si三相構成。在液相Si熔滲過程中,坯體中的C向液相Si中擴散形成飽和溶液,并在α-SiC顆粒表面或缺陷處析出β-SiC,遵循溶解-沉淀機制。
　　反應燒結SiC陶瓷在干態(tài)下的摩擦磨損過程分為三階段。分別為跑

4、合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段。磨損機制主要是磨粒磨損和氧化磨損,摩擦系數大,磨損量大。在滴油潤滑條件下,其摩擦磨損過程分為兩階段。分別為跑合階段、穩(wěn)定磨損階段,摩擦系數小,磨損量小。陶瓷摩擦塊間的油膜會降低摩擦塊與對磨環(huán)的接觸,減小對磨面的磨損和疲勞,磨損面不易剝落、剝落的磨粒也易被流動的潤滑油帶走,減少了剝蝕磨損和磨粒磨損的程度,磨損量也相應降低。載荷增加,反應燒結SiC陶瓷的磨損量及摩擦系數均增大,但在干磨損條件下,這兩個數值