碳化硅陶瓷固相烧结的烧结机理及研究进展简

碳化硅陶瓷材料具有高硬度、高强度、抗氧化、耐高温、高热导率、低线胀系数等优良性能,同时具有优良的化学稳定性且能够耐大多数种类的酸碱溶液腐蚀,在石油、化工、建材、航空、机械等诸多领域得到了广泛应用。本文主要阐述了碳化硅陶瓷固相烧结的烧结机理,并对目前国内外关于碳化硅陶瓷固相烧结的研究进展进行了阐述。     

水基SiC浆料的喷雾造粒特性

以水为液体介质,制备分散稳定的水基SiC料浆,并利用喷雾造粒技术对水基SiC浆料进行造粒,研究了碳化硅浆料固含量及喷雾干燥工艺对造粒粉特性的影响。研究结果表明:浆料固相含量对造粒粉体粒径分布影响明显,粉体粒径随固含量的增加而增大。在最佳的干燥工艺条件下,碳化硅粉体流动性得到较大改善,素坯密度增加,陶瓷力学性能提高。     

不同分子量聚乙二醇对碳化硅喷雾造粒的影响

研究了不同分子量聚乙二醇（PEG）对浆料粘度及喷雾造粒粉体的失重、形貌、流动性的影响。结果显示：不同分子量的PEG对SiC均有一定的分散效果,但大分子的PEG由于分子量的缠绕作用使空间位阻效应降低。造粒粉的失重开嫂的温度随PEG分子量的增大而升高,但最大失重温度区间基本一致。不同分子量PEG对喷雾造粒和粉体流动影响不大,但成形效果不如使用聚乙烯醇。     

喷雾造粒SiC粉料在成型过程中的破碎行为

采用压力喷雾造粒的方式对ＳｉＣ粉体进行喷雾造粒处理,研究了喷雾造粒过程中工艺条件和浆料中粘合剂含量对成型过程中粉料颗粒破碎行为的影响。实验结果指出：喷雾造粒过程中粘合剂含量过多或进口热风温度过高,都会使喷雾造粒粉料颗粒的团聚强度增加,在成型过程中不易破碎,残留在素坯中的硬团聚将对烧结致密化产生不利影响。ＳｉＣ粉体在雾造粒时最佳粘合剂含量和进口热风温度分别为５０ｍｌ／ｋｇ和２４０℃。     

氧化锌陶瓷喷雾造粒工艺

本文介绍了闽清电瓷厂采用日本ＡＤ－０４０４Ｎ型压力式喷雾干燥器制备氧化锌粉体的工艺技术、最佳配方，并分析了各种影响因素。     

常压烧结SiC陶瓷的研究

研究了以Y2O3、Al2O3为添加剂的SiC陶瓷的常压烧结性能,讨论了烧成温度、添加剂配比对烧结性能的影响,认为添加氧化物的SiC陶瓷烧结属于液相参与下的烧结,烧成失重对致密化的影响十分重要。采用合理的配方组成和工艺制度,可以在1950℃获得相对密度97%以下的致密SiC陶瓷。     

液相烧结SiC陶瓷

采用Ｙ２Ｏ３,Ａｌ２Ｏ３为烧结助剂,研究了烧结助剂的含量及组成对ＳｉＣ陶瓷的烧结性和力学性能的影响。结果表明,Ｙ２Ｏ３,Ａｌ２Ｏ３原位形成了ＹＡＧ,材料以液相烧结机制致密化,与传统的固相烧结相比,液相烧结使ＳｉＣ陶瓷性能显著提高,在较佳条件下,材料强度和韧性分别达到７０７ＭＰａ,１０．７ＭＰａ·ｍ＾１／２,显微结构观察表明,裂纹偏转和微裂纹为主要的增韧机理,这与其弱的界面结合有关,而强度的提高则得     

固相法烧结温度对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

研究了固相法烧结温度对钛酸钡陶瓷介电性能的影响.采用固相法在不同温度下烧结钛酸钡陶瓷.结果表明,不同烧结温度对钛酸钡陶瓷晶体结构、微观形貌、介电常数、介电损耗、居里温度等都会产生不同的作用效果.钛酸钡陶瓷只有在最佳烧结温度附近才具有最好的结构和性能,烧结温度过低会使烧结过程不充分,引起过多的点缺陷;而过高的烧结温度也会由于过烧现象的存在而使晶粒与晶界间相互作用出现异常,两种情况都会导致钛酸钡陶瓷介电性能的劣化.     

氧化钙活性对固相烧结反应的影响

为了了解不同煅烧条件下氧化钙的活性对固相烧结反应的影响,通过实验用新生态氧化钙与砂岩在 1 250、1 300、1 350 ℃ 3个不同的温度下煅烧,通过探讨氧化钙活性对游离氧化钙的影响,来分析氧化钙活性对后续固相反应的影响。实验结果表明,对石灰石进行预煅烧,获得较高活性氧化钙参与固相反应,对减少产物中的游离氧化钙含量有较明显的作用,氧化钙活性越高,游离氧化钙含量越低,固相反应越完全。     

挡板对陶瓷干法造粒气-固两相流混合过程的影响

为探究陶瓷干法造粒气-固两相流混合过程挡板对粉体混合效果影响,构建欧拉气-固两相流模型分析空气与粉体相互作用,简化造粒区域并建立粉体混合过程三维物理模型,采用滑移网格法、多重参考系法模拟造粒室旋转运动,修正RNG离散模型分析湍流状态.根据径向及轴向粉体体积分数分布、速度场探究不同挡板对粉体混合影响,并改进挡板位置和结构以提高粉体混合程度.结果表明:当造粒室内分别含矩形壁挡板、矩形底挡板、半圆形壁挡板时,粉体轴向体积分数高于0.27的区域分别占总面积29％、40％、37％;粉体径向体积分数高于0.29的区域分别占总面积24％、15％、33％;粉体轴向平均速度分别为0.4 m/s、0.5 m/s、0.6 m/s;对不同粒径的粉体进行密度测定实验,当造粒室内含矩形壁挡板时,粉体密度基本为1.9 g/cm3,一致性较好.该结果显示矩形壁挡板造粒室内的粉体堆积程度最低,粉体混合性能最优,该模型及结果能够有助于提高对陶瓷干法造粒室气固两相流流场的理解,并对造粒室挡板设计优化提供一定理论指导.     

碳化硅泡沫陶瓷中烧结助剂对莫来石生成的影响

添加几种烧结助剂如硅溶胶、氧化铝、黏土、苏州土和石英的不同组合,研究了烧结助剂对碳化硅泡沫陶瓷中莫来石相生成的影响.实验结果表明：在1 400℃烧结1 h的过程中,氧化铝、黏土和硅溶胶的组合会显著促进莫来石的生成,从而提高碳化硅泡沫陶瓷的高温强度和耐火度.莫来石相在较低温度下的大量生成主要归功于黏土产生液相,以及硅溶胶中非晶态氧化硅对氧化铝颗粒的包裹作用,从而降低了扩散距离.     

电泳沉积-烧结两步法制备C/SiC复合材料

采用电泳沉积法在石墨基体上制备厚度可控的Si涂层,考察了电泳沉积参数(电压、沉积时间、固含量及添加剂量)对涂层沉积量的影响。所制备的Si涂层通过烧结与石墨基体发生在位反应形成SiC涂层。涂层成分的XRD分析表明烧结后生成β-SiC。用SEM观察涂层烧结前后的形貌,烧结后Si渗入基体内部。孔径分布数据表明所形成的SiC涂层导致石墨孔径变小。1200℃的抗氧化实验表明涂层起到了良好的防护作用。实验提供了一种制备C/SiC复合材料的新方法。     

陶瓷材料的烧结方法

陶瓷材料的烧结方法是决定其最终性能的关键技术 ,本文系统的介绍、分析了目前陶瓷材料所采用的各种烧结方法的机理、工艺、影响因素、特点及其使用范围 ,为陶瓷材料烧结方法的选择提供参考     

逆反应烧结制备铝电解槽用氮化硅-碳化硅复合材料

采用常规的反应烧结工艺制作铝电解槽侧壁材料用Si3N4／SiC时存在不足，为此，提出应用逆反应烧结工艺进行生产性试验的设想。在制备Si3N4／SiC复合材料时，常规反应烧结是以Si和SiC为原料经氮化烧结；逆反应烧结是以Si3N4和SiC为原料，首先使Si3N4反向反应生成活性氧化物后进行烧结。结果表明：该工艺特点是新生的Si2N2O或SiO2进行活性烧结；制品具有良好的物理和化学性能。制品结构紧密，新生氧化物或亚氧化物紧密地充填在Si3N4和SiC颗粒间界，新工艺制备的砖的抗冰晶石熔体侵蚀的性能优于常规工艺烧成砖，是铝电解槽侧壁的良好材料。     

纳米SiC陶瓷的超高压烧结研究

以纳米SiC为原料,用两面项压机在不同工艺条件下(1 000～1 300℃,4.0～4.5 GPa,15～35 min)实现了40(质量分数,下同)Al2O3烧结助剂添加的SiC陶瓷体的烧结.研究了烧结工艺对SiC陶瓷性能的影响.用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度测试仪等对SiC高压烧结体进行了表征.结果表明:Al2O3是有效的低温烧结助剂,在超高压工艺下添加4%Al2O3即可实现SiC陶瓷全致密化烧结;烧结体晶粒长大得到抑制,维持在纳米级,晶格常数收缩了约0.45%;烧结体显微硬度和密度随烧结温度、烧结压力的升高或保温时间的延长而提高.     

放电等离子烧结工艺合成Ti3SiC2的研究

以元素单质粉为原料，当原料配比为n(Ti):n(Si):n(Al):n(C)=3:(1.2-x):x:2，其中：x=0.05-0.2时，在1200－1250℃温度下经放电等离子烧结成功制备了高纯、致密Ti3SiC2固溶体材料。原料中掺加适量Al能改善Ti3SiC2的合成反应并提高制备材料的纯度。当x=0.2时，所合成的固溶体形貌为板状结晶，分子式近似为Ti3Si0.8Al0.2C2，晶格参数a=0.3069nm,c=1.767nm。在1250℃温度下烧结，得到平均厚度达5μm，发育完善均匀的致密多晶体材料。材料Vickers硬度为3.5-5.5GPa，具有与石墨相似的加工性能。     

烧结工艺对硼泥玻璃陶瓷显微结构和性能的影响

以硼泥为主要原料对制备玻璃陶瓷工艺进行研究,实验中发现烧结温度和烧结时间对析晶相的成分影响较小,但玻璃陶瓷的表面形貌影响较大;当烧结温度高于析晶温度时,对晶体尺寸影响更大;根据不同烧结温度和烧结时间对玻璃陶瓷结构影响,找出适合的最佳烧结温度和烧结时间,其值为781℃,时间为4h。     

氧化钛对氧化铬材料烧结特性的影响

以Cr_2O_3微粉和TiO_2微粉为主要原料,聚乙烯醇为结合剂,经制浆、喷雾造粒、机压和等静压二次成型,在气氛炉内(氧分压分别控制在10Pa和0.1Pa),1 500℃保温3h烧成制备氧化铬样品.研究了氧化钛加入量(质量分数为1%～5%)对Cr_2O_3材料烧结特性的影响.结果表明:TiO_2能显著促进Cr_2O_3材料的烧结,随着TiO_2加入量的增加,样品的体积密度迅速增加,显气孔率迅速下降;加入3%TiO_2基本能全部固溶到Cr_2O_3晶粒内,形成固溶体;当TiO_2的加入量超过3%时,富余部分形成钛铬化合物Cr_2Ti_(n-2)O_(2n-1)(3相似文献