碳化硅陶瓷的放电等离子烧结

采用添加了Al₂O₃和Y₂O₃助烧剂的碳化硅微粉为原料,通过放电等离子烧结(SPS)技术快速制备了碳化硅陶瓷.分析了材料致密化过程,并重点研究了烧结工艺参数对材料致密度和力学性能的影响规律.结果表明,当SPS工艺参数的烧结温度和压力分别为1600℃和50MPa时,经过5min的烧结,碳化硅陶瓷的致密度可达到99.1%,硬度为HV2550,断裂韧性达8.34MPa·m^1/2,弯曲强度达684MPa.     

烧结温度对碳化硅陶瓷力学性能的影响

采用硼、碳助剂无压烧结制备碳化硅陶瓷。针对烧结温度与碳化硅烧结体密度、抗弯强度以及硬度之间的关系进行了试验研究,并对不同温度下制备的烧结体进行了显微结构形貌观察和XRD图谱分析。结果表明,烧结温度在2190～2220℃范围内可以制备密度高、力学性能好的碳化硅陶瓷。其相对密度超过96%;抗弯强度接近400MPa;维氏硬度23GPa以上。在试验温度范围内,密度与抗弯强度之间的关系近似为线性关系,密度越高抗弯强度和硬度性能越好。     

反应烧结SiC陶瓷的研究进展

反应烧结是SiC陶瓷的一种重要制备工艺.本文分析了传统反应烧结工艺制备SiC陶瓷的不足,介绍了一些新型制备工艺;讨论了其烧结机理.并提出一些相关思考及展望.     

助剂用量对反应烧结碳化硅结构及力学性能的影响

以碳化硅、碳黑和石墨为原料, 聚乙烯吡咯烷酮K90、K30为分散剂, 聚甲基丙烯酸铵CE-64为减水剂, 采用注浆成型工艺制备碳化硅素坯, 并在1700℃下对素坯进行反应烧结制备碳化硅成品, 研究了分散剂、减水剂用量对浆料黏度、素坯密度、素坯孔隙率和成品微观组织及力学性能的影响。结果表明: 随着助剂用量的增加, 浆料黏度总体上呈现下降趋势, 素坯密度呈先降后升趋势, 素坯孔隙率呈先升后降趋势。当K90、K30、CE-64的质量分数分别为3.8%、2.0‰、4.3‰时, 所得素坯的孔隙分布均匀, 素坯中碳化硅分布较为疏松, 渗硅通道较多, 有利于碳和硅粉的充分反应, 获得的烧结制品性能优良。     

SPS制备碳化硅陶瓷的研究

本文用放电等离子烧结(SPS)的方法制备了SiC陶瓷,研究了SPS烧结温度、压力和保温时间对烧结试样力学性能的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,烧结试样的密度和硬度增加,当温度超过1600℃后,密度和硬度不再增加,反而有稍微的下降,而断裂韧度和弯曲强度则随温度的升高而提高;随着压力的增大和保温时间的延长,样品的致密度和力学性能均提高.当温度为1700℃、压力为50MPa、保温时间为5min时,烧结样品的密度达3.280g/cm3,维氏硬度达25.0GPa,断裂韧度达8.34MPa·m1/2、弯曲强度达684MPa.     

预热器内筒“软联”技术的应用

本文介绍了运用“软联”技术将预热器内筒由传统的整体结构改为单元结构的情况及应用效果。     

素坯制备工艺对反应烧结碳化硅结构与性能的影响

本文以酚醛树脂为粘结剂,采用粉末冶金方法制备碳化硅素坯,研究碳化硅素坯制备工艺对反应烧结碳化硅材料显微结构和性能的影响.结果表明:反应烧结碳化硅材料的抗弯强度和密度随碳化硅颗粒粒径的增大而减小,随素坯成形压力的增大呈现先增大后减小的趋势.密度和硬度随碳化硅素坯中碳密度的下降而减小.碳化硅颗粒粒径为W7时,酚醛树脂加入量为12％,碳加入量为13％和成形压力为120MPa为碳化硅素坯制备的最优参数组合,此时反应烧结碳化硅材料的抗弯强度、密度和HRA分别为330MPa、2.987 g/cm3和95.     

无压烧结SiC陶瓷研究进展

高硬度、高强度、耐腐蚀、耐磨损和高弹性模量等特性使SiC陶瓷成为航空航天、电力电子和机械工业等领域不可或缺的材料。然而SiC陶瓷超高的合成温度和难以烧结致密的特性限制了它的生产。近年来随着SiC陶瓷烧结机理的深入研究及添加剂的多样化,采用无压烧结工艺制备高性能SiC陶瓷材料已逐渐成为最常用的方法。本文主要阐述了近年来无压烧结SiC工艺添加剂的研究进展,综述了添加剂及其用量、烧结温度和时间对无压烧结SiC陶瓷性能的影响。     

ZAO陶瓷烧结模型的研究

研究了ZAO靶材和纯ZnO的烧结过程，指出了两者在显微结构上的差别，并在此基础上，提出了两相粉体烧结模型。运用本模型，成功的解释了ZAO的显微结构形成的烧结机理。     

烧结温度对反应烧结碳化硅组织与性能的影响

本文研究了1450、1550、1650℃不同烧结温度制备的反应烧结SiC材料的密度、硬度、抗弯强度、显微组织、显微硬度及断裂行为。结果表明:烧结温度对材料密度影响较小。低温反应烧结的SiC晶粒的晶体结构不够完整,存在亚晶界等缺陷,晶粒强度较低,烧结材料的硬度和抗弯强度较低。高温反应烧结的SiC晶粒的晶体结构完整性增加,晶粒强度较高,烧结材料的硬度和抗弯强度较高。因此为了提高反应烧结碳化硅的力学性能,应该适当提高烧结温度或延长烧结时间。     

SiC烧结的研究进展

回顾了 50年来SiC烧结领域研究所取得的成果 ,在这些成果的基础上 ,探讨了SiC固相烧结及液相烧结的烧结机理 ,并对不同烧结条件下 ,SiC烧结体的微观结构及物理化学性能进行了比较。在回顾和总结过去成果的基础上 ,结合研究现状 ,对该领域研究发展的趋势进行了展望     

原位生长SiC/MoSi_2复合材料的制备工艺及其力学性能

通过反应烧结成功地制得了in-situ SiC/MOSi_2复合材料,该复合材料的组织均匀致密,相对密度达97.8％,强化相SiC的粒径小于1μm,体积分数为19.8％.复合材料室温抗弯强度为542MPa,断裂韧性5.21MPa·m~(1/2),维氏硬度12.21 GPa;在1200℃和1400℃时的抗压强度为596MPa和175MPa,800℃时的维氏硬度为8.2 GPa.在Al_2O_3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能。     

聚变堆面向等离子体SiC/Cu梯度材料的制备与评价

用超高压梯度烧结法制备出了成分分布从0~100%的接近理论密度的SiC/Cu聚变堆面向等离子体功能梯度材料.化学溅射实验表明其CD₄产额与二次纯化石墨相比降低了80%;热解吸放气率约为石墨的10%;在398MW/m²的激光热冲击下,材料表面出现疲劳裂纹和化学分解现象;原位等离子体辐照结果显示陶瓷材料表面出现一定程度的溅射损伤.     

利用反应烧结法制备多孔碳化物陶瓷

利用反应烧结的方法,通过甲烷碳化还原三种过渡金属氧化物(Cr₂O₃、TiO₂和WO₃)压坯,制备了其相应的多孔形态的碳化物(Cr₃C₂、TiC和WC)陶瓷.通过扫描电子显微镜观察检测,对反应烧结产物的表面和截面形貌进行了分析,并对这三种过渡金属碳化物的孔隙结构进行了初步的表征.通过物相分析研究了反应烧结的动力学过程,发现利用含体积分数10%甲烷的混合气体碳化还原制备多孔TiC和WC陶瓷的起始温度分别为1200℃和1000℃,低于这两个温度时发生其他相变,有其他中间产物生成.利用反应烧结的方法制备多孔Cr₃C₂陶瓷时,反应烧结温度越高,碳化铬陶瓷的骨架和孔隙平均尺寸越大.     

含碳化硅的耐火材料制品中SiC含量的测定

介绍了含碳化硅的耐火材料制品中ＳｉＣ含量的测定方法,即采用氢氟酸挥散除去ＳｉＯ２,以混合溶剂在１０５０℃的高温炉中熔融分解试样,以盐酸溶液浸取,用硅钼蓝光度法测定溶液中硅含量,再换算为ＳｉＣ含量。该方法操作简单,分析结果稳定、可靠。     

TiB_2/ZrB_2/SiC复合功能材料的微观结构与力学性能

采用放电等离子烧结工艺,制备TiB2/ZrB2/SiC复合功能材料。用X射线衍射仪和场发射扫描电镜分析观察复合材料的物相组成及微观形貌。并测试复合材料的抗弯强度、断裂韧性及硬度。结果表明:两次球磨后的TiB2/ZrB2/SiC粉体粒度较小(2~4μm),且分布较均匀,几乎没有团聚现象。烧结后的复合功能材料中有(TixZry)B2固溶体相生成。当加入ZrB2的体积分数为30%时,生成的(TixZry)B2固溶体在复合材料中起到了很好的晶粒细化与界面融合作用,所以TZS30复合陶瓷材料比TZS0复合陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性分别提高了119.8%和98.9%。利用TiB2/ZrB2/SiC复合陶瓷材料在高温摩擦作用下与氧的化学反应,可以实现自润滑。     

利用多晶硅切割废料制备SiC粉体

针对目前多晶硅切割废料大量堆积造成环境污染的问题,提出了以多晶硅切割废料为原料,经过盐酸浸出除Fe后,配加活性炭高温反应制备SiC的工艺。首先,对废料成分与碳的反应进行了热力学计算;然后,使用差热分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等分析手段,研究了反应温度、反应时间以及废料中的Fe对产物物相组成和形貌的影响。结果表明,切割废料经过酸浸后的主要成分为SiC和Si。碳不能与Fe-Si系合金(FeSi、Fe_5Si_3等)中的Si反应生成SiC,所以为了制备纯度较高的SiC,多晶硅废料反应前必须预先除Fe。当反应温度高于1 400℃时,酸浸后的切割废料与活性炭的反应能够迅速地发生,且反应生成的SiC遗传碳颗粒的形貌。