碳化硅陶瓷的固相燒結(jié)與研磨介質(zhì)球的制備.pdf

1、碳化硅陶瓷以其優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)用于國(guó)防、機(jī)械、冶金、電子等工業(yè)領(lǐng)域。在眾多的陶瓷材料中，碳化硅由于其硬度高、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)低以及優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性能，一直是材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。
　　本文采用固相燒結(jié)法（無(wú)壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)）成功制備了高致密度的碳化硅陶瓷。主要研究了燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間、熱壓壓力對(duì)碳化硅陶瓷性能的影響并確定了最佳工藝參數(shù)，用水靜力天平、萬(wàn)能拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)、維氏硬度儀、SEM和 XRD對(duì)其性能與顯微結(jié)構(gòu)做了測(cè)試與

2、表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)壓燒結(jié)最佳工藝參數(shù)：燒結(jié)溫度2010℃，保溫時(shí)間45min，SiC陶瓷體積密度高達(dá)3.1261g/cm3，斷裂韌性達(dá)4.46 MPam1/2，抗彎強(qiáng)度達(dá)379MPa；熱壓燒結(jié)最佳工藝參數(shù)：燒結(jié)溫度1900℃，保溫時(shí)間60min，熱壓壓力50MPa，SiC陶瓷體積密度達(dá)3.1756g/cm3，斷裂韌性達(dá)5.12MPam1/2，抗彎強(qiáng)度達(dá)596MPa。
　　本文在本課題組前人研究成果的基礎(chǔ)上，采用同粒徑（1μm）

3、的β-SiC和α-SiC做為實(shí)驗(yàn)原料，系統(tǒng)地研究了β-SiC添加量對(duì) SiC陶瓷力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，無(wú)壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)β-SiC最優(yōu)添加量分別為5％和10%，β-SiC燒結(jié)后晶粒呈長(zhǎng)柱狀，添加β-SiC后 SiC陶瓷的斷裂韌性有較大的提高，相比純?chǔ)?SiC制備的陶瓷，無(wú)壓燒結(jié)提高了0.52MPam1/2，熱壓燒結(jié)提高了0.21MPam1/2；無(wú)壓燒結(jié)抗彎強(qiáng)度從341MPa提高到379MPa，熱壓燒結(jié)抗彎強(qiáng)度從527MPa提高到

4、596MPa。
　　本文研究了研磨介質(zhì)球的制備工藝（滾制成型和冷等靜壓成型）對(duì)研磨介質(zhì)球密度的影響。滾制成型的球坯燒結(jié)密度為2.930g/cm3，1mm、2mm、3mm、4mm、5mm研磨介質(zhì)球分別在36.8MPa、32.1MPa、29.9MPa、16.1 MPa、13.8MPa的壓力環(huán)境下壓碎值都小于2.08%。1mm~5mm研磨介質(zhì)球磨損率都小于0.95g/kg·h，其中3mm研磨球的磨損率最低為0.27g/kg·h。球坯冷等