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碳化硅陶瓷范文精选

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高纯碳化硅泡沫陶瓷的制备

摘 要:本文应用有机泡沫浸浆工艺,使用高纯SiC原料,添加少量(0.6%)碳化硼作为助烧结剂,在Ar气高温1900 ℃下烧成制备了高SiC含量(>98%)的SiC泡沫陶瓷,该泡沫陶瓷具有优异的抗热冲击性。

关键词:SiC泡沫陶瓷;高纯;抗热冲击性

1 前言

泡沫陶瓷是多孔陶瓷的一种,因其具有高孔隙率、耐高温、耐腐蚀、比表面积大等优点而得到广泛的应用,如:高温液体、气体过滤分离、耐腐蚀填料、催化载体等。广义上讲,具有泡沫孔洞,或用有机泡沫做填充载体、烧失得到的多孔陶瓷都可称为泡沫陶瓷。但从严格意义上来说,泡沫陶瓷是专指使用聚氨脂或其它有机材料的开孔泡沫塑料作为支撑载体,浸挂陶瓷浆料成型,之后在烧成过程中同时去除有机载体,得到的制品高孔隙率。[1]

泡沫陶瓷一般用作铸造行业的熔融金属过滤,其有堇青石、莫来石、氧化铝、碳化硅、氧化锆等等多种材质。而目前应用的较多的是氧化铝、碳化硅、氧化锆三种。其中,氧化铝泡沫陶瓷主要用于金属铝和铝合金;碳化硅泡沫陶瓷用于铸铁及有色金属;氧化锆泡沫陶瓷用于不锈钢及更高温合金等。普通的碳化硅泡沫陶瓷通常由碳化硅粉末、粘土、二氧化硅和氧化铝混合制成,[2] 在空气中的烧成温度范围为1200~1400 ℃,烧成过程中碳化硅颗粒与玻璃体或半结晶铝硅酸盐化合物结合,形成有一定强度和致密度的陶瓷体,这种制备工艺的一个特点是在烧结过程中不收缩或仅有轻微收缩,碳化硅合量一般不超过75wt%,这对于这种制品的正常使用已经足够了,因为绝大多数碳化硅泡沫陶瓷在铸造领域用作过滤器是一次性的,低含量的碳化硅可以有效降低成本和增大工艺的灵活性,由此提高生产效率。而在某些领域,如:燃烧器、柴油机尾气过滤器、加热元件、太阳能接收器等,需要更耐高温和抗热冲击性更好甚至导电的碳化硅泡沫陶瓷,现有制品中较低的碳化硅含量已经不能满足要求,而且往往需要长期重复使用。因此,需明显提高现有碳化硅泡沫陶瓷中的碳化硅含量,来提高其抗热冲击性和长期重复使用的性能。

本文选用优质高纯碳化硅粉为原料,使用少量活性添加剂,采用普通泡沫陶瓷的有机泡沫浸浆工艺成型,在惰性气氛下,采用大于1800 ℃的温度烧成,可以获得碳化硅含量>98%的碳化硅泡沫陶瓷,为高纯碳化硅泡沫陶瓷的应用提供了一项选择。

2 实验内容

2.1 实验原料

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碳化硅多孔陶瓷制备工艺研究

摘 要:多孔碳化硅陶瓷的耐磨性、高温强度、抗热震性以及耐腐蚀性与传统陶瓷相比有着明显的优势,因此引起了广泛的关注。随着现代科技的不断发展,此类材料广泛应用于过滤分离、环境保护、吸声降噪、航空航天、生物医学和能源化工等各个领域。本文结合笔者工作经验,对比多孔碳化硅陶瓷传统制备和现代制备工艺,对相关制备工艺作出展望。

关键词:碳化硅;多孔陶瓷;制备工艺;

中图分类号: TM281+.1 文献标识码:A 文章编号:

一、传统工艺制备

(一)有机泡沫浸渍法应用

该项制备工艺以有机泡沫为骨架,完成浸浆、干燥工序后,经过高温烧制完成。有机物在陶瓷烧制的过程中挥发,留下网络结构的陶瓷体。这项工艺的特殊之处在于制备好的浆料能够均匀地覆盖在开孔三维网状骨架机构的有泡沫体上,经过干燥烧制后,有机泡沫层消失,留下网眼型的孔隙。设备少、工艺过程简单、成本低是该项制备工艺的优点。这种工艺烧制出来的陶瓷孔隙度高且气孔之间相互贯通,工业化生产应用广泛。水基浆料的应用既满足了现代环保制作要求,同时也降低了制作成本。

但这种制造工艺也存在一定缺陷,由于水基浆料和有机泡沫材料的兼容性不够,制品强度无法保证。要想改善碳化硅泡沫陶瓷的力学性能,减少挂浆陶瓷胚体在加工过程中出现涂盖不均和孔筋的现象发生,可以通过液相渗硅、增加挂浆量或改进烧成工艺实现。挂浆量的增加可以在陶瓷浆料中添加粘结剂、分散剂、流变剂、浆料表面活性剂等一系列添加剂来增加有机泡沫的粘附性能。

(二)造孔剂添加法应用

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碳化硅―氧化铝多孔陶瓷的制备研究

摘 要:本文以氧化铝粉(44 μm)为主要原料,碳化硅粉(0.3 μm)作添加剂,磷酸二氢铝作为粘接剂。在300MPa的压力下将粉料模压成多孔陶瓷胚体,试样中碳化硅的添加量分别为5%、10%、15%,粘接剂的含量为6%。将试样在600℃、800℃、1000℃三个温度下烧结,保温1 h后随炉冷却,测试试样的抗折强度、孔隙率及线收缩率,分析不同烧结温度和碳化硅的添加量对多孔陶瓷的力学性能的影响。实验结果表明:随温度逐渐升高,碳化硅添加量的增多,试样的抗折强度逐渐升高,当温度为1000℃,碳化硅添加量为15%时,试样的抗折强度高达48 MPa。在三个温度下,试样的线收缩率整体变化不大,添加剂含量为5%,在600℃烧结后,线收缩仅为13%。孔隙率一方面随着温度的升高而下降,另一方面却随添加剂的含量的增加呈上升趋势。

关健词:多孔陶瓷;颗粒堆积;抗折强度;孔隙率;线收缩率

1 引言

多孔陶瓷是粉末原料经成形工艺在高温作用下硬化而制成的,是多晶体、多相(以气孔为主相)的聚集体[1]。多孔陶瓷具有耐高温、耐磨损、抗化学腐蚀性能优良、硬度高、比表面面积大、热传导率低等多种优异性能,已广泛应用与各工业部门及近30年迅速发展起来的化工、空间技术、医疗、能源、环保等众多领域,可作为生物陶瓷及催化剂载体、敏感材料、隔热、吸声、分离、过滤等,多孔陶瓷的使用量日益增大,适用范围在不断扩展,同时随着科学技术的发展也对陶瓷材料提出了更多更新的要求,使得多孔陶瓷的科研日益活跃。

氧化铝多孔陶瓷按照其成品的孔径大小可分为宏孔陶瓷、介孔陶瓷和微孔陶瓷三类[2];还可以根据孔径之间的关系分为开气孔(孔径与外部空气连接)和闭气孔(孔径在基体内部)两类。氧化铝多孔陶瓷以氧化铝为主原料,经一系列的成型工艺后在一定的温度下烧结,试样微观表现为组织内部存在各种微孔,有开口气孔,还有闭气孔。这氧化铝多孔陶瓷具有两种优良性能:(1) 氧化铝多孔陶瓷具有较低的热传导率,良好的机械性能,化学稳定性和化学热稳定性、耐腐蚀、耐磨损、抗高温,使其在石油化工,仪表仪器、电子电器方面有大量的应用[3]。(2)由于具有较高的孔隙率,使其对气体和液体介质有良好的过滤性,可大量应用与于污水处理膜的制备材料[4]。

多孔陶瓷在化工、节能、环保等领域的应用己带来了巨大的社会效益和经济效益[5]。目前由于工业污水的排放,大量重金属元素、酸碱性液体直接排放不仅污染了生态环境,而且严重影响人体健康,通过合理科学的途径将废液中的有害物质排除且回收有效的成分重新利用已越来越受到人们的重视与关注。由于多孔陶瓷具有过滤效率高、过滤面积大的特点,因此在过滤净化技术中,多孔陶瓷作为一种新型高效过滤器,日益得到了人们的重视[6]。但仍需解决很多实际问题:首先就是如何合理调整孔隙率和抗折强度之间的关系,怎样选材来降低生产成本,对影响多孔陶瓷的孔径分布、孔径结构的因素进行精确控制。

本文对烧结工艺参数(烧结温度)对多孔Al2O3陶瓷结构组织的影响进行了研究。研究SiC颗粒的含量对多孔Al2O3陶瓷气孔率的影响。了解烧结试样的气孔率及组织对力学性能的影响。

2 实验部分

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碳化硅陶瓷膜分离含油废水的应用

[摘 要]针对含油废水具有污染物浓度高、可生化性差、成分复杂且其所含有毒有害物质对生态系统、植物、土壤和水体有严重影响等特点,提出运用0.02um的多通道非对称碳化硅陶瓷膜对采油水进行了现场中试,陶瓷膜出水SS

[关键词]含油废水;碳化硅陶瓷膜;反冲洗

中图分类号:X741 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)15-0175-01

一、前言

随着经济和工业的快速发展,石油化工,金属工业,机械工业,食品加工等行业也在快速发展,进而产生了大量的含油废水。据统计,世界上每年至少有500~1000 万吨油类污染物通过各种途径进入水体,它已严重影响,破坏了环境,并且危害人体健康。含油废水是一种量大面广且危害严重的工业废水,具有COD,BOD 值高,有一定的气味和色度,易燃,易氧化分解,难溶于水的特点。

近年来,膜技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯、净化技术在各个行业得到了广泛的应用,前景十分广阔。膜材料的选择也十分重要,常用的疏水膜有聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和聚乙烯等。亲水膜有纤维素酯、聚砜、聚醚砜、聚砜/?聚醚砜、聚酰亚胺/?聚醚酰亚胺、聚酯肪酰胺、聚炳烯腈等具有亲水基团的高分子聚合物,以及如Al2O3?,TiO2?和ZrO2等陶瓷膜等。与传统分离技术相比,膜分离具有设备简单、操作方面、分离效率高、节能等优点,是油田含油污水处理技术的重点发展方向之一[1]。

从此可以看出,膜分离技术在含油废水处理中的研究与应用相当广泛,但此方法大多都用于有机膜,虽处理效率高,但极易被腐蚀,且不耐高温、PH值适应范围窄、机械强度低、孔径分布宽、渗透率低、易水解、易污染、较难清洗再生等缺点[2]。以无机粒子,如Al2O3和掺杂稀土元素Ce的纳米SiO2的复合粒子[7],对高分子材料进行共混改性所成的混合膜,虽极大地提高膜的亲水性。从而也提高膜的抗污染能力;但膜通量比无机膜低,清洗后通量恢复率也只有85%。

二、新型无机陶瓷膜的简介

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碳化硅陶瓷材料研究的制备与应用探讨

【摘 要】针对碳化硅陶瓷材料研究的制备与应用探讨问题,探讨了碳化硅陶瓷的制备方法及其性能,介绍了碳化硅陶瓷材料制备的反应烧结法,无压烧结法和液相烧结法,总结碳化硅材料以其优异的性能,介绍了它的应用范围,展望了碳化硅陶瓷材料的发展趋势。

【关键词】碳化硅陶瓷;陶瓷材料;陶瓷烧结;烧结法

0.引言

由于碳化硅陶瓷具有超硬性能,又具有高温强度和抗氧化性好、耐磨性能和热稳定性高、热膨胀系数小、热导率高、化学稳定性好等优点,可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料,广泛应用于机械制造加工行业。它还可以应用在军事方面,例如将碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴,这种技术已应用于火箭技术中。同时在航空、航天、汽车、机械、石化、冶金和电子等行业得到了广泛的应用,碳化硅密度居中,硬度和弹性模量较高,还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。由于碳化硅产品具有操作简单方便,使用寿命长,使用范围广等优点,使碳化硅产品的市场发展前景广阔,因此受到很多国家的重视,一直是材料学界研究的重点,如何制得高致密度的碳化硅陶瓷也是研究者一直关心的课题。目前制备碳化硅陶瓷的方法主要有以下几种方法,由于制备方法的不同,碳化硅陶瓷材料的性能与制备工艺的不同有一定的相关性,本文对碳化硅陶瓷的制备方法及其应用进行了介绍。

1.反应烧结法制备陶瓷与应用

反应烧结法也可称为活化烧结或强化烧结法。需要指出活化烧结和强化烧结的机理有所不同。活化烧结的过程是指可以降低烧结活化能,使体系的烧结可以在较低的温度下以较快速度进行,并且使得烧结体性能得到提高的烧结方法。而强化烧结的过程泛指能增加烧结速率,或强化烧结体性能(通过合金化或者抑制晶粒长大)的所有烧结过程。可见它们的制备机理是存在差异的。反应烧结强调反应,这是一种化学过程,也就是有一种物质变成另外一种物质,例如,在制备碳化硅的过程中,就会在确定的温度下发生Si+CSiC 的化学反应。这种反应过程就是将碳化硅粉料和碳颗粒制成多孔坯体,然后将多孔坯体干燥后利用马弗炉加热至1450~1470℃,在这样的条件下就可以使,熔融的硅渗入坯体内部与碳反应生成碳化硅。这一机理的探讨源于上世纪七十年代,当时由于世界范围内的石油危机,能源问题对世界各国的经济发展带来巨大的挑战,为了提高内燃发动机的效率,科学家们开始考虑使用高温陶瓷材料替代内燃机的金属部件,这样就可以提高效率。在1973年,英国人KennedyP和ShennanJV等开始了反应烧结制备碳化硅的深入研究[1],1978年,英国剑桥大学的SawyerGR等人采用扫描电镜、透射电镜、光学显微镜和 X 射线衍射等手段对反应烧结碳化硅的微观结构进行了一系列的定量表征[2],从碳化硅的制备机理给与了探讨;1990年,日本的LimCB等人研究了反应烧结碳化硅中强度、气孔率与微观结构的关系,随着研究的进一步深入,反应烧结碳化硅产品开始逐步走向商业化。

2.无压烧结法制备陶瓷与应用

无压烧结法是在常压条件,也就是在一个标准大气压的惰性气体气氛中进行烧结。这种烧结可以把粉状物料转变为致密体,这是一个传统的工艺过程。人类很早就开始利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。我国古代就可以制备精美的工艺瑰宝,流传至今。

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碳化硅微孔陶瓷过滤板的制备

摘 要 本文考察了烧成温度、成形压力、烧成时间、成孔剂的加入量和玻璃相加入量对SiC微孔陶瓷过滤板孔隙率及微观结构的影响。研究表明:烧成温度为1300℃、成形压力为40kN、烧成时间为4h、成孔剂加入量为16.5%时,制备出的SiC微孔陶瓷过滤板有着更为优良的性能。

关键词 SiC微孔陶瓷过滤板,孔隙率,烧结温度,成孔剂,玻璃相

1引言

碳化硅主要为共价键化合物,碳化硅结晶中存在呈四面体空间排列的杂化键sp3,sp电子的迁移,使其能量稳定,存在牢固的共价键,从而形成具有金刚石晶体结构的碳化硅[1]。用SiC作骨料制备的微孔陶瓷过滤器,有较高的孔隙率,耐高温、导热率高、导电性好,有优良的抗化学腐蚀性能和冷加工性能[2]。因此,碳化硅微孔陶瓷过滤器可以用于液体和气体过滤、布气材料、催化剂载体[3~5]和吸音材料[6],还可用作敏感元件[5]、隔膜材料[7]、生物工程材料[8]等。

本文采用多孔陶瓷常用制备方法[9]之一的固态烧结法制备SiC微孔陶瓷,考察烧成温度、成形压力、烧成时间、成孔剂的加入量和玻璃相无机粘结剂的数量等因素对SiC微孔陶瓷过滤板孔隙率及微观结构的影响,从而为制备性能良好的SiC微孔陶瓷过滤器提供理论依据。

2实验

实验仪器有:电子天平、球磨机、万能材料实验机、马弗炉、电炉、电子显微镜。试验所用的原材料有:工业纯的SiC骨料、粘土(18μm)、长石、甲基纤维素和化学纯的Al(OH)3(2μm)。

3结果与讨论

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碳纳米管增韧氮化硅陶瓷复合材料研究

摘要:纳米管是一种常见的复合材料,金属陶瓷、氮化硅和碳化硅陶瓷等高分子聚合物和陶瓷等成为复合材料体系中的重要组成部分,其具有优异的性能,以增强体极限的形式存在,有较强的增强增韧的效果。因此,文章针对碳纳米管增韧氮化硅陶瓷复合材料的研究,从而发挥碳纳米管的潜能。

关键词:碳纳米管;增韧;氮化硅陶瓷;复合材料

碳纳米管主要是由单层或者是多层圆柱石墨片而组成的,所以碳纳米管分为单壁和多壁之分[1]。当前,碳纳米管增韧氮化硅陶瓷作为复合材料,需要人们加大对其的研究力度,进而提升材料的抗热震性能,并加强其材料的应用,使得碳纳米管氮化硅陶瓷复合材料的增韧性有明显提升。

1实验

1.1原料

本次对碳纳米管增韧氮化硅陶瓷复合材料进行研究过程中,试验原料包含氮化硅(Si3N4)、氧化钇(Y2O3)、氧化铝(Al2O3)、乙醇(C2H2)、石墨纸(C)、氮气(N2)。SiN4是上海硅酸盐研究所生产的,的含量超过85%,而且费氏粒度达到1.2μm,在实验过程中,在碳纳米管内加入浓硝酸和浓硫酸混合液,配比为3:1。在碳纳米管中加入添加剂MgO和CeO2,试样原料的配比具体如表1所示。

1.2工艺流程

实验人员预先对碳纳米管进行处理,按照一定比例予以分配,在塑料筒内将酒精和硬质的合金球加以湿磨处理,磨好后的混合料在干燥的环境下过筛[2]。此外,称取少量的粉末,将其放入石墨模具中,按照设定的烧结工艺其进行烧结,最后,对烧结试样的硬度、密度和韧性等指标予以测量,并利用显微镜对试样断面的显微结构和晶相结构予以分析[3]。在烧结过程中,利用热压烧结方式,以15℃/min的速度将温度分别升至1600℃、1650℃、1700℃、1750℃,保温1h,在氮气保护下,保证压力为30Mpa,然后炉内的温度在自然状态下与室内温度一致。

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高温气固分离碳化硅陶瓷支撑体成型压力研究

摘 要:本文在保持显气孔率>35%的前提条件下,研究了等静压成型的成型压力对高温气固分离碳化硅多孔陶瓷支撑体的强度、孔隙率和过滤压降的影响,同时研究了造孔剂含量与所需成型压力的关系。结果表明,在满足孔隙率的前提下,随着造孔剂含量的变化,成型压力也需相应地变化。当造孔剂含量为 3 wt%、成型压力为40 MPa时,成型后坯体的强度、烧成后制品的强度和过滤压降均较理想。

关键词:成型压力;造孔剂;孔隙率;强度;过滤压降;碳化硅

1 引言

目前,我国电力工业是以火力发电为主,但高温烟气净化水平不高,不仅污染环境,而且浪费掉大量的热能和有用资源。高温气体除尘技术是21世纪一种先进的高效节能技术,该项技术的应用可以促进协调我国资源、经济与环境,实现可持续发展。高温气体除尘技术的关键是在高温下直接将烟气实现气固净化分离,并使排出的烟气符合环保标准。

要想去除高温烟气中的尘粒,要求所选陶瓷材料必须能承受高温(500~900℃)、高压(1.0~3.0 MPa)以及脉冲反吹时因温度差突变而引起的热应力变化。因此,研发一种具有优异性能的高温陶瓷过滤材料很有必要。

采用碳化硅材料制备的多孔陶瓷支撑体的最大优点是抗热冲击性好、高温强度高和耐腐蚀性好,在严酷的条件下可以保持良好的稳定性;同时,碳化硅陶瓷具有良好的抗弯强度,抗弯强度的大小直接影响到多孔陶瓷支撑体的使用寿命。因此,碳化硅多孔陶瓷支撑体是一种优良的高温气固分离材料。

等静压成型工艺是目前一种较为先进的成型工艺,具有组织结构均匀、不易变形、烧成收缩率小、模具成本低、生产效率高、可成型形状复杂和精密尺寸制品等突出优点,应用前景非常广泛。

本文主要根据等静压成型的特点和碳化硅的特性研究如何制备出高孔隙率和高折强度的碳化硅陶瓷支撑体,使其工业化、产业化,在高温气固分离行业得到广泛的应用。

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一种碳化硅泡沫陶瓷太阳能空气吸热器等

一种碳化硅泡沫陶瓷太阳能空气吸热器,以碳化硅泡沫陶瓷材料作为太阳能吸收体。碳化硅泡沫陶瓷吸收体外部包覆有保温层,辐射热流投射到碳化硅泡沫陶瓷吸收体表面或投入人工黑体空腔,由碳化硅泡沫陶瓷接收体接收,冷空气直接从碳化硅泡沫陶瓷接收体正对辐射热流侧流入,经换热后获得热空气;或辐射热流透过石英玻璃窗,冷空气从碳化硅泡沫陶瓷接收体正对辐射热流侧或背对辐射热流侧流入,经换热后获得700℃~ 1300℃的热空气,碳化硅泡沫陶瓷接收体预埋空气导流通道。本发明可高效接收辐射热和高效地向空气传热,同时利用自身的显热进行储热。

专利号:200710099039.3

陶瓷金属制品

本实用新型涉及一种具有金属质感的陶瓷金属制品,属于工艺日用品技术领域。本实用新型的陶瓷金属制品包括陶瓷基体,所述陶瓷基体的外表面制有间隔分布的金属层,所述金属层按预定图案有规律地间隔分布。这样制成的陶瓷金属制品既保持原有陶瓷制品多变的工艺品质,又具有金属质感,从而形成一种全新的表面装饰效果,不仅提高传统陶瓷制品的外表装饰档次,又带来了新的欣赏点,而且对陶瓷制品的外表还具有一定的保护作用。

专利号:200720036965.1

新型自密封节水洁具陶瓷开关

本实用新型公开一种新型自密封节水洁具陶瓷开关装置,包括开关本体,设于开关本体内,用于封堵水流孔的阀座组件。所述的阀座组件包括阀杆、上瓷片、中瓷片、密封硅胶,中瓷片固定在开关本体内,阀杆一端固定连接控制水流开关的手柄,另一端固定连接上瓷片,中瓷片下面还垫有一密封硅胶,中瓷片、密封硅胶设有进水口及出水口。使用本实用新型节水洁具开关可长时间保持可靠的自密封。

专利号:200720119159.0

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600碳化硅陶瓷的粉末注射成形及其导电特性

摘 要:研究了碳化硅陶瓷的粉末注射成形工艺,分析了成形工艺及烧结助剂对其显微组织及力学性能的影响,探索了粉末注射成形碳化硅陶瓷的导电特性。以碳化硅为助剂的固相烧结温度为2100℃,脱脂坯烧结后具有最高的真实密度(3.12g/cm3),相对密度达97.5%,烧结后试样由固相碳化硅组成,XRD及TEM能谱分析表明试样内部无残余氧化硅,制品晶粒平均尺寸小于1μm,室温弯曲强度达345MPa。采用直流电流电压测试方法,测定了粉末注射成形方法制得的SiC陶瓷在室温至800℃范围内的直流电导率。

关键词:粉末注射成形;碳化硅;电导率

中图分类号:TF124 文献标识码:A

碳化硅陶瓷(SiC)具有耐磨、耐腐蚀、耐热震、高强度、高热导等优异的性能,在微电子工业、石油工业、化学工业、核工业等领域具有广泛的用途。碳化硅有100多种结晶类型,各种碳化硅晶体的单位晶胞均由相同硅碳四面体构成。构成每个单位晶胞的固体的层数及各层的相对位置不同,就形成了不同类型的碳化硅。碳化硅是一种优良的半导体材料,并且具有良好的非线性导电特性。这一特性使得碳化硅在防电晕等方面有重要应用。另外,采用SiC所制备的发光二极管的辐射波长可以覆盖从蓝光到紫光的波段,在光信息显示系统及光集成电路等领域中具有广阔的应用。

然而其难加工性阻碍了该材料在许多领域的应用,其中以具有复杂形状的碳化硅制品最为突出。粉末注射成形因其自身优势已成为制备碳化硅复杂零件倍受青睐的一种工艺。该技术首先将聚合物基粘结剂与金属或陶瓷粉末混合制得喂料,熔融喂料通过注射成形机可以成形具有复杂形状的零件生坯,然后通过脱脂和烧结得到致密的碳化硅制品F。然而粉末注射成形工艺独特的成形工艺及其组织特性将对碳化硅陶瓷材料的导电特性产生影响,目前相关研究鲜见报道。

本研究通过粉末注射成形制备了碳化硅试样,在详细分析其微观组织、力学特性的基础上,探索其导电特性。

1 实验方法

实验所用碳化硅陶瓷颗粒平均直径0.8μm,烧结助剂采用碳化硼。首先将SiC与碳化硼的混合粉末在双行星混炼机中于180℃下预热30分钟,然后加入石蜡基粘结剂混炼40分钟,混炼后挤出造粒制得注射成形用喂料,喂料中粉末体积含量为53%。通过注射成形机制得弯曲样品生坯,生坯尺寸为直径25mm,厚3mm的试样,烧结后切割成条状样品用于导电性能测试。注射工艺参数如下:注射压力80MPa,塑化温度175℃,模具温度50℃,保压时间4S。热脱脂在氩气保护下于1200℃的管式炉中脱脂。脱脂后的全部样品在2100℃的氩气气氛下无压烧结一小时,升温速率如下:室温-1000℃,25℃/min;1000-1600℃,15℃/min;1600-2100℃,10℃/min。

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