熔融石英陶瓷的等靜壓成型及燒結(jié)工藝研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國內(nèi)對冷軋板和熱軋板的需求正快速增加。國產(chǎn)鋼板往往由于表面質(zhì)量較低，受到壓級壓價。爐底輥是熱軋及冷軋工藝中熱處理連續(xù)退火爐的傳送設(shè)備，也是關(guān)鍵設(shè)備。爐底輥的表面質(zhì)量直接影響到鋼板的表面質(zhì)量。開發(fā)國產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)爐底輥不僅可以提高國產(chǎn)鋼板的質(zhì)量，生產(chǎn)爐底輥還具有顯著的經(jīng)濟效益。爐底輥表面結(jié)瘤一直是困擾著鋼板生產(chǎn)廠家，為改善爐底輥表面質(zhì)量，提高使用效率，鋼廠先后使用過金屬棍、石墨碳套輥、各種涂層爐底輥，近年來國外鋼廠開始使

2、用石英陶瓷輥，使用效果良好，并得到推廣。國內(nèi)的石英陶瓷輥技術(shù)還不成熟。熔融石英陶瓷具有熱膨脹系數(shù)小，高溫蠕變小，導(dǎo)熱系數(shù)低，接觸熱阻大，熱穩(wěn)定性和耐“老化”性能好，耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良的特性；然而熔融石英一旦析晶，就會破壞其優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及其他性能。如何得到燒結(jié)致密而又未晶化的熔融石英陶瓷制品被引起廣泛關(guān)注。
　　 本文通過XRD、SEM等分析手段，重點研究了采用冷等靜壓成型熔融石英陶瓷坯體，在常壓空氣氣氛下，粉體粒徑、等靜壓成型工

3、藝、燒結(jié)工藝、添加劑等因素對熔融石英成型、燒結(jié)及其晶化的影響。研究表明：中徑5 微米和48 微米的粉體級配對本課題的意義不大。隨細顆粒粉體含量的增加，松裝密度和振實密度都減小，等靜壓成型坯體的密度也減小。但由于細顆粒能顯著促進燒結(jié)，隨細顆粒含量的增加，燒結(jié)后樣品的體積密度變化不大，而收縮率顯著提高，燒結(jié)更致密。對于本課題而言，相對于粉體尺寸分布對成型工藝的影響，粉體尺寸大小對燒結(jié)的影響更大，是影響熔融石英陶瓷制品的主要因素。因此在合理的

4、經(jīng)濟成本下宜選用較小顆粒尺寸的石英原料。提高等靜壓成型壓力，有助于提高坯體的體積密度，增加坯體的強度；有助于促進燒結(jié)，提高燒結(jié)后熔融石英的致密度、體積密度、抗彎強度，降低氣孔率。但提高等靜壓成型壓力會增加彈性后效，本實驗研究發(fā)現(xiàn)當壓力在80～160MPa之間時彈性后效變化不明顯；當壓力在160～250MPa之間時，隨壓力增加回彈量顯著增大。當?shù)褥o壓成型壓力為160MPa時及能保證樣品的致密度和體積密度，又能保證較小的彈性后效，制品具有最

5、優(yōu)的綜合性能。在氧氣氣氛下，添加硼酸能促進燒結(jié)，但也顯著促進晶化，當硼酸添加量為0.5wt%時，結(jié)晶度最小，但也達到3.76%，因此不可取。惰性氣氛或者還原性氣氛下，添加硼酸對熔融石英析晶的影響有待進一步研究。在氧氣氣氛下，添加硅溶膠能明顯促進燒結(jié)，但也促進晶化。由于微晶結(jié)構(gòu)具有比非晶結(jié)構(gòu)更優(yōu)越的使用性能，比如更高的機械強度，當硅溶膠添加量不超過6wt%，在1200 ℃保溫4h的樣品僅微量晶化，晶粒尺寸在納米級內(nèi)，而且已經(jīng)燒結(jié)致密化，具