重結(jié)晶碳化硅電熱元件的一次燒結(jié)工藝及結(jié)晶性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的碳化硅電熱元件燒結(jié)工藝主要通過二次燒結(jié)來實(shí)現(xiàn)，燒成周期長(zhǎng)，能耗過大，燒結(jié)過程中生成的CO對(duì)環(huán)境污染大，不利于自動(dòng)控制，同時(shí)，燒制成的電熱元件電阻離散性大，對(duì)成品率有很大的影響。一次燒結(jié)工藝周期短、能耗小、污染小、燒成制度利于控制、成品率高，但制品的性能尤其是密度不如傳統(tǒng)工藝的好。本實(shí)驗(yàn)針對(duì)一次燒結(jié)工藝的這種不足，對(duì)碳化硅電熱元件的一次燒結(jié)工藝進(jìn)行了進(jìn)一步研究。 由于碳化硅電熱元件一次燒結(jié)的致密度不高，研究了顆粒級(jí)配模型，并

2、與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合來確定恰當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配來提高電熱元件的生坯密度。因?yàn)樘蓟桦姛嵩臒Y(jié)收縮性差、燒成密度低、強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，研究了不同種類和不同含量的添加劑對(duì)電熱元件性能的影響。通過研究不同的成型工藝成形所制備的電熱元件的性能，來選取恰當(dāng)?shù)某尚头绞健＿M(jìn)一步研究了碳化硅電熱元件的導(dǎo)電機(jī)理、燒結(jié)機(jī)理及結(jié)晶性，以達(dá)到改善電熱元件性能的目的。 通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，多粒度顆粒體系的級(jí)配效果好，粗顆粒粒徑越大，級(jí)配效果越顯著，最佳生坯密度為2.06

3、8g/cm<'3>，配比為5.6∶0.8∶1.6∶2。對(duì)含有添加劑的電熱元件的研究發(fā)現(xiàn)，單種添加劑中Al<,2>O<,3>對(duì)密度、強(qiáng)度影響最大，添加劑含量為 0.5％時(shí)密度為2.314g/cm<'3>，強(qiáng)度為36.14MPa；Fe<,2>O<,3>對(duì)電阻率影響最大，添加劑含量為0.5％時(shí)電阻率為0.634Ω·cm。兩種添加劑體系中Fe<,2>O<,3>+Al<,2>O<,3>對(duì)電熱元件性能的改善最大，最佳配方時(shí)密度為2.359 g/cm

4、<'3>，強(qiáng)度為41.27MPa。經(jīng)過對(duì)不同成型工藝的研究發(fā)現(xiàn)，等靜壓成型中，物料受力最均勻，壓制出的制品密度性能高，缺陷比通過單向加壓和擠壓成型的制品少。通過對(duì)碳化硅電熱元件導(dǎo)電機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，添加Al<,2>O<,3>的引起電熱元件雜質(zhì)離子導(dǎo)電；添加Fe<,2>O<,3>的引起電熱元件電子導(dǎo)電。進(jìn)一步對(duì)其燒結(jié)機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)中不含有添加劑、添加了H<,3>BO<,3>或石油焦的燒結(jié)都屬于固相燒結(jié)；添加了Al<,2>O<,3>、F