碳粉注浆成型初探

通过对碳粉料浆性能与ｐＨ值、分散剂加入量及Ｚｅｔａ电位关系的研究，确定了料浆制备的最佳工艺条件，获得了能满足用全碳质材料渗硅，制备反应烧结碳化硅的料浆，样品烧结密度和抗弯强度分别达２．９５ｇ／ｃｍ３和２２５ＭＰａ。     

有机包覆改性SiC粉体表面结构与性质的表征

本研究中的有机包覆改性SiC微粉通过硅烷偶联剂处理以及有机单体在其表面上的接枝聚合而获得。通过X-射线衍射分析改性前后粉体的主要物相成分;以粉体悬浮液离心清液的离子电导率和粉体胶粒的Zeta电位曲线来表征粉体表面的吸附离子浓度及表面电性;通过TEM、FTIR等测试手段表征粉体有机包覆层的形貌和化学组成结构。研究表明:以提高SiC粉体水基分散固含量为目的的有机包覆改性工艺在未改变粉体基本成分的基础上,有效降低了粉体表面吸附离子的浓度,提高了表面电荷;其完整的表面有机包覆层体现包覆物质的结构和性质,有效地掩蔽了SiC粉体原有的表面,使有机包覆改性成为SiC粉体水基分散性能提高的有效方法。     

掺加SiC片晶对反应烧结SiC性能的影响

以液Si浸渗SiC片晶和C的坯体制备了SiC片晶增韧反应烧结SiC陶瓷材料,讨论了SiC片晶的掺加分数及烧结温度对材料显微结构和力学性能的影响,并比较了所得材料与传统反应烧结材料的力学性能。结果表明,当烧结温度较低时,SiC片晶在烧结体中仍以片晶的形态存在;而当烧结温度提高到1 800℃后,SiC片晶明显向SiC颗粒转变。与传统材料相比,掺加质量分数为40%SiC片晶制备的材料,材料抗折强度由300 MPa左右提高到587 MPa,断裂韧性由3.5MPa.m1/2提高到4.6 MPa.m1/2。     

自结合碳化硅耐冲蚀磨损性能的研究

采用磨蚀减重法及显微结构分析等方法，研究了反应烧结碳化硅（ＲＳＳＣ）的抗冲蚀磨损性能。结果表明ＲＳＳＣ抵抗低角冲蚀性能优良，耐高角度冲蚀能力主要与晶粒间第二相有关．提出了ＲＳＳＣ耐磨材料的设计原则。将其用于工业实验，取得良好效果。     

K_2O对CaO－Al_2O_3－SiO_2系统微晶玻璃晶化与烧结性能的影响

研究了ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统微晶玻璃的Ｋ２Ｏ含量对析晶及烧结过程随热处理温度的变化规律的影响。结果表明：Ｋ２Ｏ含量的增加不利于晶化，Ｋ２Ｏ含量（ｗｔ％）超过２．０％时将出现分相现象，并阻碍烧结致密化进程     

高密度反应烧结SiC的耐化学腐蚀性能

考察了以SiC和碳粉为主要原料制备的不同密度和游离硅含量的反应烧结SiC陶瓷的耐酸碱腐蚀性能,结果表明:游离硅含量及其分布状况是决定SiC陶瓷耐化学腐蚀性能的主要因素。密度为3.16 g/cm3的反应烧结SiC耐化学腐蚀性能显著优于密度为3.07 g/cm3的材料。同等密度但含少量游离碳的高密度材料耐腐蚀性能更好,在98℃5%HF/5%HNO3(质量分数)中腐蚀30 h后失重量仅为中等密度材料的1/17.4。混酸腐蚀时反应烧结SiC初始1 h腐蚀量与材料中游离硅的体积含量呈线性关系,其后,高、低密度材料的腐蚀失重量的比值减小。     

关于炭粉可塑性影响因素的研究

获得了用水基分散将炭粉改变为可塑性料的方法,着重探讨塑化剂粘度、PH值、表面张力对炭粉泥料性能的影响,寻找到以MA为主体的塑化剂,并对水基炭粉泥料的可塑性机理做了初步分析。     

酚醛树脂对反应烧结碳化硅显微结构与性能的影响

以碳化硅(w(SiC)=99%,d50=5μm)、炭黑(w(C)=99.8%,d50=0.38μm)和单质硅(w(Si)=98.6%)为原料,无水乙醇(w(乙醇)=99.6%)、热塑性酚醛树脂(0.074μm、工业级)为结合剂,乌洛脱品为固化剂,以50 MPa的单向压力,分别将采用干混工艺、湿混工艺混合、干燥后的物料压制成型为50 mm×5 mm的生坯,在N2保护下经800℃焙烧、炭化处理,有机物热降解后得到陶瓷素坯。研究了酚醛树脂在不同加入量(其质量分数分别为4%、8%、10%、12%、16%)及混练工艺(干混、湿混)对反应烧结碳化硅素坯强度和烧结体显微结构的影响,并采用SEM和光学显微镜分析了试样的显微结构和断面形貌。结果表明:当酚醛树脂加入量为12%时,采用湿混工艺可以制备出具有良好可浸渗性且抗折强度高达45 MPa的素坯,完全可以满足复杂异型件在烧成以前进行机械加工的要求,烧结体的抗折强度最高可达455 MPa。与干混工艺相比,用湿混工艺制成烧结体的显微结构更加均匀,晶粒更加细小,裂纹扩展更加曲折。     

pH值对包覆改性SiC料浆分散特性和流变性的影响

通过zeta电位、沉降实验、流变特性、粘度等测试表征pH值对包覆改性SiC料浆分散特性和流变性的影响。研究表明:以偶联剂作为基础层,有机聚电解质作为分散功能层的有机包覆改性SiC粉体主要通过静电空间位阻效应实现稳定分散,调节pH值可以控制接枝聚合物水解产物的解离方式,从而改变了颗粒表面的电荷种类和电荷密度,包覆改性粉体的流动特性也发生变化。调整料浆pH值约11可制备出固相体积分数达56％、表观粘度为568 MPa·s的稳定料浆。     

消泡剂对改性SiC料浆注浆成型工艺性能的影响

研究了3种不同类型的消泡剂对一种有机包覆改性SiC料浆的稳定性和流变特性的影响 ,及消泡剂的表面张力与其消泡效果和坯体密度之间的关系.结果表明:3种消泡剂对料浆稳定性的影响都不大,随着非/阴离子复配消泡剂用量的增加,料浆由涨流型流体逐渐转变为假塑型流体,当其加入量为质量分数的0.1%时,料浆在低剪切速率(＜80 s-1) 下的粘度最低,注浆成型坯体密度最高.当有机硅消泡剂的表面张力最低时,消泡效果最好 ,但注浆成型坯体密度却不高.