注漿成型熔滲反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷研究.pdf

1、本研究采用注漿成型工藝，通過使用工業(yè)級(jí)碳化硅微粉與石油焦微粉膠態(tài)成型后，1450℃以上，采用熔滲Si反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷材料。在整個(gè)注漿成型工藝中，制備高固含量(≥50vol％)、低粘度(＜1Pa·s)的碳化硅陶瓷粉體漿料是課題重點(diǎn)。
　　研究了SiC粉體表面處理（洗滌、表面氧化、有機(jī)包覆）、pH值、分散劑的種類及用量、體積固含量和石油焦添加量對(duì)粉體水基漿料流變性能的影響。結(jié)果表明:粉體先用酸堿和去離子水洗滌后，再用含量為0.5wt

2、％的聚乙二醇溶液進(jìn)行包覆，最后干燥得到表面處理的SiC微粉，此微粉制得的漿料流變性能大大改善，并且確定了漿料的最佳pH在10.8。在對(duì)顆粒表面zeta電位的研究中，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)pH、表面處理或使用分散劑都能改變顆粒在水基溶液中的zeta電位。而加大顆粒間的zeta電位差能有效的使粉體在水中穩(wěn)定分散。在對(duì)分散劑的使用研究中，發(fā)現(xiàn)先用聚乙二醇包覆再用CMC做分散劑調(diào)節(jié)，能使碳化硅漿料的粘度隨著CMC的用量增加是先減小后增加的趨勢，最終確定CMC

3、的用量在0.3wt％。在對(duì)石油焦的添加量對(duì)漿料流變性的影響的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)石油焦添加量的增加會(huì)使?jié){料的粘度先降低后急劇增加，合適的石油焦的添加量在30wt％～40wt％之間;在對(duì)體積固含量對(duì)漿料的流變性能的影響中，發(fā)現(xiàn)漿料的粘度隨著固含量的增加最明顯，漿料的固含量越大，漿料的粘度就越大。
　　在注漿成型中，研究了CMC的加入量對(duì)生坯密度的影響，發(fā)現(xiàn)隨著CMC的增加生坯密度是逐漸增加的，但是CMC用量超過0.3wt％時(shí)，會(huì)使?jié){料的粘度

4、急劇增加，這使得漿料無法順利在模具中流動(dòng)，使?jié){料無法注滿模具，形成較大的空隙。所以，CMC的用量為0.3wt％。在對(duì)石油焦的添加量對(duì)生坯密度和后續(xù)燒結(jié)密度的研究中，發(fā)現(xiàn)石油焦的添加量為30wt％時(shí)，生坯的相對(duì)密度最高達(dá)到70.6％，但是最終燒結(jié)出來的坯體密度最佳的石油焦配比卻是35wt％，這是因?yàn)镾iC粉體與石油焦粉體在粒徑上存在著級(jí)配效果，較大顆粒的石油焦粉體加入量在30wt％時(shí)，碳化硅細(xì)粉能剛好添補(bǔ)石油焦大顆粒間的空隙，使得生坯密度

5、最高，然而熔滲Si反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷，生坯中需要一定的空隙，這樣有助于熔滲的進(jìn)行和Si與石油焦的反應(yīng)，故在石油焦為35wt％時(shí)，得到的SiC陶瓷材料的密度最高為3.04g·cm-3，最高抗彎強(qiáng)度為278MPa。
　　在對(duì)所制備的SiC陶瓷材料微觀照片的研究中，探討了熔滲Si反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷的機(jī)理。結(jié)論表明:Si在高于熔點(diǎn)1450℃后，通過毛細(xì)管力的作用，滲入生坯中，液態(tài)硅溶解了坯體中的石油焦，在低溫區(qū)，發(fā)生了兩種SiC析出形式，