碳化硅陶瓷的無壓燒結(jié)及性能研究.pdf

1、碳化硅陶瓷作為一種具有高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗熱震的高性能特種陶瓷材料廣泛用于航空航天、電力電子、機械工業(yè)、石油化工等許多領(lǐng)域。由于碳化硅原料共價鍵占80％左右，因此很難在常壓下燒結(jié)致密，為了使碳化硅陶瓷燒結(jié)，常采用反應(yīng)燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等方法燒結(jié)制品，但是制品的性能也不盡理想。近年隨著碳化硅制品燒結(jié)理論的發(fā)展，微粉性能的提高，燒結(jié)助劑的多樣化和深入研究，采用無壓燒結(jié)工藝燒結(jié)高性能碳化硅制品的工藝開始發(fā)展完善。碳化硅制品無

2、壓燒結(jié)法，工藝簡單、成本低廉，燒結(jié)后的制品性能優(yōu)良，從而成為一種很有發(fā)展前途的燒結(jié)方法。本文對碳化硅陶瓷的無壓燒結(jié)工藝進(jìn)行了研究。主要包括： （1）碳化硅陶瓷的制備工藝，即碳化硅原料、燒結(jié)助劑種類的選擇及用量，重點研究兩種燒結(jié)助劑體系對碳化硅陶瓷性能的影響，并通過多組配方體系的實驗、對比與優(yōu)化選定最佳配方；以及成型壓力、燒結(jié)溫度等工藝參數(shù)對碳化硅陶瓷性能的影響。 （2）碳化硅陶瓷的物理性能、力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的測試分析。

3、 （3）碳化硅陶瓷燒結(jié)機理及結(jié)晶性能的研究，包括SiC陶瓷在燒結(jié)過程中所產(chǎn)生的化學(xué)變化，結(jié)構(gòu)、含量、成份的變化，及燒結(jié)過程中氣氛的影響。 通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，碳化硅陶瓷的最佳成型壓力為140MPa，最佳保壓時間為90s；粘結(jié)劑最佳用量為物料總質(zhì)量的3％；含有C、B4C元素作為燒結(jié)助劑的碳化硅陶瓷燒結(jié)屬于固相燒結(jié)，燒結(jié)過程主要由擴(kuò)散機制控制，最佳燒結(jié)溫度為2150℃；含有Al2O3、K2O、Na2O、MgO等金屬氧化物作為燒