碳化硅材料的胶态成型研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要摘要本文较为系统地研究了碳化硅材料的胶态成型。对碳化硅和金属硅粉在水基溶液中的胶态特性进行了研究。为减弱原料在碱性水解溶液中的放气反应，消除可能在胶态成型的坯体中留下的气孔，采用对粉料进行表面改性处理及降低浆料的pH值的方法。对原料进行了酸洗和不饱和有机酸包覆，可以有效地抑制原料在碱性水基溶液中的放气反应，显著改善原料在水基溶液中的分散性，降低浆料的粘度，提高浆料的固相体积分数。利用成本较为低廉的琼脂大分子，对碳化硅陶瓷材料的凝胶过程进行了探讨。研究了固体体积百分数和琼脂质量百分数对碳化硅浆料粘度的影响规

2、律，并在确定琼脂质量百分数为0．5％的条件下，研究了碳化硅体积百分数对浆料原位凝固成型后坯体的体积密度和收缩率的影响规律。研究结果表明，碳化硅陶瓷浆料的粘度随着碳化硅体积百分数和琼脂质量百分数的增加而增加，而原位凝周成型后坯体的收缩率则随之降低：当浆料中碳化硅的体积分数为55％0、琼脂质量分数为0．5％时，浆料具有良好的流动性，粘度小于lPa·s；利用琼脂原位凝固注模成型后坯体收缩率为0．6％、体积密度为2．18g／cm3，坯体表面光滑、内部无大气孔、并且具有足够的脱模强度，完全能满足工业生产的要求。就重结晶碳化硅耐火材料的生产

3、过程普遍采用进口SiC微粉的现状，对使用国产SiC粉料注浆成型重结晶碳化硅耐火材料进行了研究，成功制得粉、水质量比例为100：15的浆料。从不同温度下烧结试样的SEM断口分析发现重结晶碳化硅的烧结中存在着固相烧结与蒸发一凝聚两种烧结机制，在2150。C以上已经出现SiC晶须。最终制得了体积密度为2．679／cm3，强度为儿9．8MPa，丌口气孔率为13．7％的重结晶碳化硅材料。系统地研究了采用工业原料进行凝胶注模成型的工艺过程。详细探讨了p¨值、固相含量、单体和交联剂的用量、引发剂及催化剂等因素对凝胶注模成型工艺的影响。在此研究

4、基础上，首次以平均粒径84微米的碳化硅粉与平均粒径28微米的金属硅粉的大颗粒原料成型了固相含量高达70％的稳定性较好的浓悬浮体。制．II．东北大学硕士学位论文摘要得的坯体在工厂氮化烧结后，烧成的成品性能较为优异，其体积密度达2．629／cm’、强度达45～IPa。经x—ray衍射分析显示材料的主要物相是碳化硅和氮化硅，剩余的si小于O．1％；试样显微形貌分析显示出材料的显微组织为网格结构的柱状氮化硅结合碳化硅的复相结构。该工艺适合于特异形大尺寸、高可靠性的氮化硅结合碳化硅耐火材料的生产。关键词：胶态成型，碳化硅，耐火材料，琼脂，

5、注浆成型，凝胶注模成型．III．东北大学硕士学位论文AbstractColloidformingofsiliconcarbidewassystematicallystudied．ColloidalcharacteristicofSiCandSipowderswasinvestigatedindetails．Siliconpowdersandfreesiliconcontainedinsiliconcarbidepowdershaveatendencytohydrolyzeinalkalinemedium，causingalarg

6、eamountofmacroporesingreenbodiesasaconsequenceofhydrogengasevolution．Torefrainthedegassingreaction，variousmethods，suchasacidleachingandsurfacemodification，wereproposed，whichresultinincreasingthesolidloadingofmaterialsslurrieswithlowviscosity．Gelcastingusinglow-costAg

7、arasgelationagentwasinvestigated，madisapromisingceramicsformingtechnique．EffectofsolidsloadingandtheAgarcontentontheviscosityofSiCslurrywasstudied．OnconditionthattheslurrywithmassfactionO．5％Agarcontent(basedonsolid)．itwasinvestigatedthateffectofsolids10adingonthedens

8、ityandtheshrinkageofgreenbody．TheresuItsshowthatitiSpossibletoobtainaSiCslurryfsolidsloadingofvolumefaction55％．AgarcontentofnlasSfa