碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究

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1、论文题目：碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究专业：材料学硕士生：刘明刚(签名)指导教师：李小池(签名)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

2、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

3、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A1203、K20、Na20、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"C。实验制备所得碳化硅陶瓷的最大密度为3．169／cm3(相对密度

4、98．75％)，最大抗压强度为550MPa。结果表明：添加适当含量的C+B4C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。关键词：碳化硅陶瓷；无压烧结；烧结助剂；固相烧结；液相烧结研究类型：应用研究Subject：StudyonthePropertyofPressurelessSinteringSiliconCarbideCeramicSpecialty：MaterialEngineeringName：LiuMin

5、ggangInstructor：LiXiaochiABSTRACT(SignatuAsonekindofspecialceramicmaterial，siliconcarbideceramichasmanyexcellentperformance砸thmghintensity、highhardness、hightemperatureresistance、corrosionresistance、abrasionresistance、thermal-shockresistance，whichusedinmany

6、fieldssuchasaerospace，power，electron，mechanicalindustry，petroleumandchamicalindustry．Becausethecovalentbondingofsiliconcarbideaccountforabout80％，SOitisdifficulttosintercompactdensityundertheatmosphericpressureconditions，inordertomakethesiliconcarbidesinter

7、ed，weoftenusedthehot-pressedsintering，reactionsinteringandothercommonsinteringmethod，butitisstillhardtogethighperformanceconducts．Recentyears，诵mthedevelopmentofsiliconcardidesinteringtheory，theimprovementofpowderperformance，thediversificationanddeeplyresea

8、rchofadditive，SOthepressurelesssinteringprocesstopreparellighperformancesiliconcarbideconductbeginstodevelopcompletely．Pressurelesssinteringprocessissimplyandthecostisinexpensive，theproductsaftersinteringhave