超细碳化硅微粉制备及反应烧结碳化硅性能研究.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
超细碳化硅微粉的制备及反应烧结碳化硅性能的研究
姓名:尹长霞
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:武七德
201205
摘要碳化硅沾删哂懈呷鄣恪⒏哂捕取⒛湍ニ鸷颓慷雀叩扔诺悖侵匾的高温结构材料之一。反应烧结碳化硅材料可以作为密封件、热交换器件和喷嘴等材料。但是由于普通陶瓷的原料杂质含量高、粒径分布宽及成型工艺和烧结工艺的多样化等,导致材料的性能不高。超细粉是一种化学组成均匀性好、粒径分布窄、纯度高且反应活性高的化合物,因此本课题以形状记忆法、。对比了干压成型、压力注浆成型和原位凝固/干压成型对陶瓷的素坯结构和烧结体的力学性能的影响,分析了润滑剂和游离硅对材料的影响,采用低温烧结工艺,获得细晶陶瓷材料。主要包括以下几项:ü冉先趾铣蒘粉体的方法,分别合成平均粒径为的超细⒎郏溲鹾吭~ァH芙海悍ㄖ票傅腟粉杂质含量最少,,得出除和又实淖钣欧椒ǎü∫汗馕辗椒ㄈ范薙粉体的最佳分散条件,并从分子结构上分析其原因;ü扑闼嘏魈济芏既房刂撇煌尚凸ひ障翿战崽宓拿度,合适的可以有效防止残留拇嬖诨蚬柘叩牟庖唤峁訰沾的物相组成控制具有重要意义;酆吞亢诎醋罴逊稚⑻跫驮荒蹋裳钩尚突竦昧丝雇淝慷为的陶瓷,.“别比微米级晶粒的材料提高.%、%和%。原料粒径小,低温烧结是防止晶粒异常长大的原因;尤サ腜作为润滑剂可以提高素坯密度和烧结体的强度,其加入量可以控制拇笮『头植迹牧系那慷扔胧虾砍上咝怨叵担:..钡旱某叽缭叫》稚⒌脑骄龋淝慷仍礁撸战嵛露群捅N率奔涠跃Я4笮〉挠跋欤姹N耹战岬牟牧现蠸晶粒平均尺寸,长大叮哂嫫渚Я3ご髄一材料的主要断裂方式是穿晶断裂,少量为沿晶拔出断裂。关键词:反应烧结超细荒蹋裳钩尚停济芏龋晕⒔峁梗ρ阅武汉理工大学硕士学位论文琑
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第滦髀研究背景木褰峁挂訡原子为中心,通过共价键的形式连接周围的四个原子。一个原子与相邻的四面体结构相互共用,即一个四面体结构只占的四分之一。所以,每个基团的原子比为,构成雍虲原子最小间距为,原子半径和影刖毒闲。琒瓹之间的化学键很强。.之间的这种极强的结构决定其具有高强度、高硬度、热传导性高、良好的化学稳定性等优点,且沾捎泻芮康母呶虑慷龋时其抗弯强度仍保持在左右,但是由于的熔点在℃,高于此温度的熔融使性能急剧下降,因此,其工作温度一般为℃左右。牧系恼庑┯诺闶顾为在室温和高温下应用很有前途的材料之一。但是,长大的晶粒缺陷容易造成牧系幕敌阅芙档颓椅榷ㄐ员洳睿佣拗破浣徊降挠τ梅段А緇】。%母咧旅躍陶瓷,但是甋的烧结温度一般在℃以上;无压烧结更需要在℃以上的温度烧结,以超细⒎鄄捎上述两种方法时,由于温度过高,易使晶粒异常长大难以得到超细晶粒的陶瓷材料。反应烧结碳化硅琑是液态在高温下通过毛细管力渗入到由酆虲粉制备的坯体中与⑸从ι倭坑离硅蛱畈故S嗟目障丁S肭傲街稚战岱椒ㄏ啾龋从ι战峥梢栽诮系温度一。下完成反应,,而且由于烧结中几乎不发生收缩,可以实现近净尺寸烧结,可以制备致密度高、纳米晶陶瓷材料的性能与纳米晶的、.硬质合金类似,主要在烧结过程中抑制晶粒的长大,硬质合金的晶粒度对其硬度和抗弯强度有很大影响。王冲【客ü脱股战岬玫骄Я6任的超细硬质.,⒎布越均匀,其硬度和抗弯强度就越高。魏崇斌】
纳米沾傻闹票腹ひ硬质合金,其抗弯强度为琀为。通过两者比较晶粒尺寸对硬质合金的性能影响很大。根据细晶粒的强韧化原理,已有研究证明采用超细微粉可以获得优良性能的陶瓷材料,因此纳米牧铣晌V票父咝阅躌牧系囊徽凳锕灯【。纳米厶迨腔ё槌删刃院谩⒋慷雀摺⒖帕P巫垂嬖蚯曳从钚高的化合物,具有极好的力学、热学和化学性能【俊D擅譙陶瓷的制备工艺主要包括纳米厶宓闹票浮⒊尚秃蜕战醄俊D擅譙粉体的性能好坏直接影响陶瓷的性能;其次控制坯体的结构均匀性和素坯的碳密度,可以提高工艺的再现性、增强陶瓷材料的可靠性。目前原位凝固成型需要制备高固相含量哂%驼扯·的疌浆料,但由于体为纳米级粒径,比表面能高,采用原位凝固成型时难以制备满足此条件的疌陶瓷料浆。本课题是以自合成的纳米畚T希罢乙恢趾鲜实姆稚⒎椒ê统尚方法,制备结构均匀的坯体,采用反应烧结法