無限微熱源法合成β-SiC實驗及模擬研究.pdf

1、β-SiC粉體具有優(yōu)良的耐高溫性、抗氧化性、熱穩(wěn)定性，且其硬度高、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大、耐化學(xué)腐蝕以及良好的電學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于電子、信息、精密加工、軍工、航空航天等領(lǐng)域。但β-SiC粉體的眾多合成方法，工藝復(fù)雜，產(chǎn)物純度低，也很難批量化生產(chǎn)。 本研究提出了一種適用于工業(yè)化生產(chǎn)β-SiC微粉的新技術(shù)---無限微熱源法，即用石英砂、無煙煤和石墨等為原料，在無限微熱源電阻爐實現(xiàn)電熱還原，制備出β-SiC微粉。該方法工藝簡單，成本

2、低，合成產(chǎn)物純度高，粒徑小，且易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。 在以往小型試驗研究基礎(chǔ)上，本文對無限微熱源法合成β-SiC粉體實驗進(jìn)行了放大實驗研究，在25kw爐型上，進(jìn)行工藝參數(shù)的實驗研究，研究表明：供電功率為45kw時，供電時間為55h，供電制度采用先大功率，后保溫功率，可穩(wěn)定合成單爐產(chǎn)量達(dá)65kg的合格β-SiC微粉一級品。以小功率放大實驗參數(shù)為基礎(chǔ)，本文應(yīng)用ANSYS軟件對大功率放大爐的溫度場進(jìn)行了模擬，模擬擬合得到的供電功率為75k

3、w，供電時間為85h，表明本模擬結(jié)果對無限微熱源法合成β-SiC微粉放大實驗和生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。理想狀態(tài)下，熱源數(shù)目越多，溫度分布越均勻，反應(yīng)越好。 設(shè)計并建造大功率放大爐，選用優(yōu)化的工藝參數(shù)，可以合成出130kg的β-SiC微粉一級品。利用XRD、SEM和激光粒度分析等測試手段，對合成產(chǎn)物的性能進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：該法制得的β-SiC微粉一級品率可達(dá)57％，且其晶形完整，主要為立方晶系，純度可達(dá)98.6％，粒度范圍可縮小