粉末堆积理论在碳化硅坯体成型工艺中的应用

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高精度空间光学探测系统需要大尺寸轻质反射镜，而轻量化的反射镜结构复杂，因此选用反应烧结碳化硅作为镜坯材料。碳化硅反射镜的制造工艺为:注浆成形碳化硅反射镜素坯，然后坯体预烧，进行渗硅处理，得到致密的碳化硅反射镜坯体，最后进行反射镜加工、镀膜，最后得到合格的碳化硅反射镜。其中，合理地进行颗粒级配以及合理的注浆成形工艺是反射镜素坯制备过程中一个重要环节。本文着重进行了注浆成形工艺中颗粒级配以达到粉末堆积密度最大化的研究，并从理论上模拟计算了颗粒的堆积密度。试验结果表明，对于单一分布的颗粒粉末，随着颗粒粒

2、径的增大，粉末的松装密度和振实密度都不断的增加，当粉末的颗粒直径达到一定的数值之后，粉末的堆积密度会降低。采用Monte-Carlo法进行颗粒堆积的模拟计算，采用TurboC2.0编制程序，对于单一分布的颗粒堆积，计算结果为0.63-0.67;对于双峰分布的粉末堆积，当n=0.2时，理论计算得堆积密度为0.790.84。两种计算结果都远远高于试验的堆积结果，产生这种结果的原因是没有考虑粉末的形状因子以及粉末的搭桥机制，程序得到的结果远远高于颗粒的松装堆积密度。采用微粉(粒径为0.1wm-5gm)注浆成形，由于颗粒间的空隙得到了有效

3、地消除，注浆成形得到的坯体的相对密度与理论计算密度基本相符。通过颗粒级配实验和理论计算，提出了碳化硅反射镜的坯体成型工艺，为实现大密度坯体提供参考依据。关键词:反应烧结碳化硅;反射镜:级配;注浆成形哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHighprecisionspaceopticalexplorationsystemneedslargesizelightweightmirrors.Inordertopreparelightweightmirrorswithcomplexstructure,reactionsintered

4、SiCisselectedasthematerialfortheopticalmirrors.ThemanufacturingprocessoftheSiCmirrorsincludesslipcastingtogetthegreenbody,pre-sintering,moltensiliconinfiltratingtogainthecompactSi/SiCmirrorblank,machining,polishingandcoating.Properparticlesizedistributioninslipcasting

5、processisoneofthemostimportantfactorofpreparingmirrorgreenbo即Inthispaper,theparticlesizedistributionoftheslipcastingprocesswasresearchedtogetthebestcompactability.Theparticlepackingdensitywasalsocalculated.Thetestingresultshowedthattheapparentdensityandtapdensitywitht

6、hesingledistributionpowderincreasedwiththepowderdiameter.However,whenthepowderdiameterreachedcertainsize,thepackingdensityofpowderdecreased.Monte-Carlomethodwasadoptedtosimulateandcomputeparticlepackingdensity.TheprogramwascompletedbyTurboC2.0.Therelativedensityofsing

7、ledistributionpowderdensitywas0.630.67accordingtothecalculatingresults.Forbimodaldistributionpowders,therelativedensitywas0.79--0.84asn=0.2.Theresultswerefarhigherthantheexperimentalresults,becausethepowdershapefactorandbridgingphenomenawereneglectedinthepackingcalcul

8、ating.IfthefinewithO.Igm--Skmdiameterwasadoptedinslip哈尔滨工业大学工学硕士学位论文casting,relativedensityofthegreenbodywaswellaccordedwith