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952

作者：

刘明刚

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摘要：

碳化硅陶瓷作为一种具有高强度,高硬度,耐高温,耐腐蚀,耐磨损,抗热震的高性能特种陶瓷材料广泛用于航空航天,电力电子,机械工业,石油化工等许多领域.由于碳化硅原料共价键占80%左右,因此很难在常压下烧结致密,为了使碳化硅陶瓷烧结,常采用反应烧结,热压烧结等方法烧结制品,但是制品的性能也不尽理想.近年随着碳化硅制品烧结理论的发展,微粉性能的提高,烧结助剂的多样化和深入研究,采用无压烧结工艺烧结高性能碳化硅制品的工艺开始发展完善.碳化硅制品无压烧结法,工艺简单,成本低廉,烧结后的制品性能优良,从而成为一种很有发展前途的烧结方法.本文对碳化硅陶瓷的无压烧结工艺进行了研究.主要包括: (1)碳化硅陶瓷的制备工艺,即碳化硅原料,烧结助剂种类的选择及用量,重点研究两种烧结助剂体系对碳化硅陶瓷性能的影响,并通过多组配方体系的实验,对比与优化选定最佳配方;以及成型压力,烧结温度等工艺参数对碳化硅陶瓷性能的影响. (2)碳化硅陶瓷的物理性能,力学性能和显微结构的测试分析. (3)碳化硅陶瓷烧结机理及结晶性能的研究,包括SiC陶瓷在烧结过程中所产生的化学变化,结构,含量,成份的变化,及烧结过程中气氛的影响. 通过实验研究发现,碳化硅陶瓷的最佳成型压力为140MPa,最佳保压时间为90s;粘结剂最佳用量为物料总质量的3%;含有C,B4C元素作为烧结助剂的碳化硅陶瓷烧结属于固相烧结,烧结过程主要由扩散机制控制,最佳烧结温度为2150℃;含有Al_2O_3,K_2O,Na_2O,MgO等金属氧化物作为烧结助剂的碳化硅陶瓷烧结属于液相烧结,烧结过程主要由界面反应控制,最佳烧结温度为1350℃.实验制备所得碳化硅陶瓷的最大密度为3.16g/cm~3(相对密度98.75%),最大抗压强度为550MPa.结果表明:添加适当含量的C+B_4C烧结助剂的碳化硅无压烧结工艺简单且易于控制,陶瓷烧结后相比于生坯有30%左右的体积收缩,可以获得致密度较高,力学性能较好的碳化硅特种陶瓷.

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关键词：

碳化硅陶瓷 无压烧结 烧结助剂 固相烧结 液相烧结

学位级别：

硕士

学位年度：

2009

DOI：

10.7666/d.y1545811

被引量：

8