碳化硅電熱材料的制備及其結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)硅碳棒生產(chǎn)企業(yè)采用重結(jié)晶工藝生產(chǎn)的硅碳棒熱端密度一般低于2.43 g.cm，且存在著電阻離散性大、致密度低、使用溫度低、使用壽命短等問(wèn)題，這些問(wèn)題制約著國(guó)內(nèi)的碳化硅電熱行業(yè)發(fā)展。與此同時(shí)，由于我國(guó)工業(yè)窯爐高溫技術(shù)的發(fā)展，碳化硅電熱元件的需求量越來(lái)越大，對(duì)碳化硅電熱元件的性能也提出了更高的要求。因此改進(jìn)碳化硅電熱元件的性能，研究其結(jié)構(gòu)與性能之間的聯(lián)系，進(jìn)而提高其使用溫度、使用壽命、拓展其應(yīng)用領(lǐng)域都是非常必要的，而且是十分迫切的。

2、 本文以顆粒緊密理論為基礎(chǔ)，將高性能的水溶性塑化劑復(fù)配使用，利用硬塑擠出成型工藝和重結(jié)晶燒結(jié)法制備出密度高達(dá)2.58 g.cm的碳化硅電熱元件。討論了顆粒級(jí)配和塑化劑對(duì)碳化硅電熱元件硬塑擠出成型的影響，并對(duì)最終制品的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在碳化硅電熱材料的硬塑擠出成型中，擠出壓力主要用來(lái)克服顆粒間以及顆粒與筒壁之間的摩擦阻力。高性能的塑化劑溶液能與碳化硅陶瓷顆粒表面產(chǎn)生較好的界面結(jié)合，其溶液也具有較高的剪切

3、應(yīng)力極大值，能有效的防止固體表面之間的摩擦從而降低擠出過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦阻力，使得在較少塑化劑用量時(shí)就能起到很好的塑化減水效果。 研究了粗顆粒粒徑與含量對(duì)成型密度的影響，固定中粉100 μm(10％)、細(xì)粉5 μm，調(diào)整粗顆粒粒徑與含量，當(dāng)粗顆粒粒徑為800 μm、含量為65％時(shí)坯體成型密度較高。 本文還研究了細(xì)粉粒徑對(duì)成型密度的影響，當(dāng)固定粗粉800um(65％)、中粉100um(10％)，調(diào)整細(xì)粉的粒徑(1.2～14

4、μm)，當(dāng)細(xì)粉粒徑為10 μm或14 μm時(shí)，由于粒徑較大，不利于填充大顆粒之間的孔隙；而細(xì)粉粒徑為1.2 μm或3.5μm時(shí)，由于顆粒比表面積較大，成型時(shí)需要更多的塑化液才能使顆粒之間具有良好的塑性；當(dāng)顆粒粒徑取到5 μm時(shí)，成型坯體取到較大值。 實(shí)驗(yàn)中還將粗粉分成兩部分(1400 um、600 um)，當(dāng)1400 um占35％，600 um占30％時(shí)，中粉100 um10％，細(xì)粉5 um25％，坯體成型密度最高，達(dá)到了2.5

5、8g/cm。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在硅碳棒電熱元件的硬塑擠出工藝中，顆粒的堆積是由替換機(jī)制在起決定作用；塑化液(塑化劑+水)也要算在細(xì)顆粒體積中，粗顆粒加中顆粒與細(xì)顆粒(含塑化液)體積比例約為6:4時(shí)，擠出密度最高。實(shí)驗(yàn)中對(duì)制品的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了分析，研究表明低氣孔率的碳化硅電熱制品導(dǎo)電性能、抗氧化性、使用壽命均優(yōu)于氣孔率較高的制品；當(dāng)熱端氣孔率相同時(shí)，燒結(jié)頸的結(jié)合狀態(tài)決定材料的使用性能和壽命；碳化硅的異常損毀是一種局部過(guò)熱所造成的損毀