碳化硅陶瓷空心阴极等离子烧结工艺研究

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1、摘要烧结工艺是决定粉末冶金制品质量的一个关键环节。进入二十一世纪，随着各项新技术的诞生及应用，现代工业得到了飞速发展，人们对粉末冶金制品质量和性能的要求也日益增大。因而许多新型高效的烧结工艺的也应运而生。然而目前的这些烧结工艺不同程度的存在着能耗大、投资高、成本高、污染环境等缺点，不符合可持续发展的要求。因此，探索既高效、投资小、工艺简单，又对环境影响小、能耗小的烧结工艺仍然是一个急迫的要求。SiC陶瓷在航天、电子、机械等领域的广泛应用，使其烧结的研究成为材料界的热点，但是由于SiC的共价键极强及

2、扩散率很低等原因，烧结时需要很高的烧结温度，传统的烧结方法不仅浪费能源而且效率较低。目前为止还没有一个较为理想的碳化硅陶瓷烧结工艺，因此探讨一个有效的碳化硅陶瓷烧结工艺仍然具有重要的意义。空心阴极效应是气体放电时的一种特殊形式，其特点是具有高密度大能量离子对阴极轰击而产生很高的热效应，利用空心阴极的这种特点进行烧结是一种全新的烧结方法。目前，对于空心阴极烧结的研究，国内外还未到达成熟阶段。利用空心阴极的烧结不仅能耗小、清洁无污染，而且安全可控，可以使烧结样品在真空中被迅速的加热到很高的温度。从而能

3、达到理想的烧结效果，本课题组已经成功地利用空心阴极效应对ALN、钨等物质进行了烧结。本课题旨在把空心阴极的这一特点再次应用于碳化硅陶瓷的烧结，研究碳化硅陶瓷在空心阴极条件下的固相烧结及液相烧结的不同工艺参数，研究烧结时电流电压的变化对烧结工艺的影响，以及在固相及液相条件下，探讨添加剂成分以及含量等因素对烧结效果的影响。实验结果表明，在不添加烧结助剂，2200。C保温3小时的条件下获得相对密度为96．2％的SiC烧结体，烧结体的显微硬度值为22．5C,pa,同时烧结体的断口SEM照片显示断裂模式为穿

4、晶断裂；在以10％C粉作为添加剂，2000℃保温3小时的条件下，所得烧结体的相对密度为96．5％，显微硬度值为23．5G砸a，烧结体的断口SEM照片显示晶粒之间空隙进一步缩小，样品也更为致密；在以9％YAG(A1203jY203)作为烧结助剂，1900"C，保温1．5h的烧结条件下，获得相对密度为97．9％SIC烧结体，烧结体的显微硬度值为21Gpa，烧结体的断13SEM照片显示烧结试样的晶粒之间更加紧密，气孔和晶北京T业大学工学硕士学位论文界相对较少，断裂模式为穿晶断裂。实验证明空心阴极烧结工艺

5、不仅具有温度控制方便、加热温度高、升温速度快、省电节能等优点，而且具有真空烧结的特点。可以制备出致密度较高的SiC陶瓷烧结制品。关键词空心阴极；烧结SiC；密度；相对密度ABSTRACTTheprocessofsinteringisveryimportanttothequalityofpowdermetallurgyproduct．Enteringinto21century,modemindustryhavedevelopedgreatly、)l，iththenaissanceandapplica

6、tionofmanynewtechnology,atthesametimetheneedofustothequalityandperformanceisincreasing．Sothat,manynewandeffectivesinteringtechnologiesproduced．Butthesetechnologieshavemanydefectssuch勰highenergyconsuming,hi曲capital，highcost,pollutedenvironments．Itdoesn

7、otaccord、Ⅳilllthoneedofsustainabledevelopment．Therefore,itisanurgentdemandlookingforasinteringtechnologywhichcharacterhi曲efficiency,lowcost,simplyprocess，lowenergyconsumingandweekinfluencetoenvironments．SiCceramicisusedinmanyareasbecauseofitsexcellent

8、performanceandthesinteringerattisthethermaldaminalongtime．SiCceramicisakindofcovalentbandcompoundandthedifficultyofdiffusewhenitissintering,thepresentsinteringmethodnotonlywasteresourcebutalsohasalowefficiency．Sothereisnotanymaturetechnologyat