聚乙烯醇对SiC泥坯料性能的影响.pdf

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1、第25卷第1期中原工学院学报Vo1．25NO．12014年2月JOURNALOFZHONGYUANUNIVERSITY()FTECHN()L()GYFeb．，2O14文章编号：1671—6906《2014)01—0052—03聚乙烯醇对SiC泥坯料性能的影响张小立，蒋志强，蔡鸣。，马宇青，段旭冉(1．中原工学院，郑州450007；2．郑州航空工业管理学院，郑州450015；3．郑州华硕精密陶瓷有限公司，郑州450001)摘要：以聚乙烯醇为塑性剂，讨论了陈腐时间、塑性剂含量和水含量对SiC泥料的塑性、伸长率、密度、气孔率等性能的影

2、响．实验结果表明：在聚乙烯醇含量3、水含量3o、陈腐时间24h的条件下。可获得以上性能参数的最佳值．关键词：SiC；挤压；聚乙烯醇中图分类号：TOt74．1文献标志码：AD()I：10．3969／j．issn．1671—6906．2014．01．013碳化硅陶瓷材料因具有密度小、弹性模量大、热导高的挤压成型工艺将是解决这一问题的有力手段之率高、热膨胀系数低、抗热震和氧化性能良好，以及高温强度适中、耐腐蚀性能优异等优点而获得广泛的研挤出料的塑性决定了工艺的可靠性和烧结制品的究和应用．其应用领域包括：①可用于高温结构材品质．本文以聚

3、乙烯醇为塑性剂对挤压碳化硅坯料的料，如发动机部件及气轮机叶片、窑炉滚杠、耐火材料一些性能进行了研究，并测试了烘干泥料的气孑L率和等；②由于它的高弹性模量和低密度决定了它有很高密度等参数，从而为碳化硅挤压成型工艺的控制提供的比刚度，可用于航空和航天领域的结构材料；③由于技术基础．它的热膨胀系数可以与Si、GaAs相匹配，且有半导体特性，因此可用作电子封装材料和制作电子元件；④由实验材料及实验方法于碳和硅具有较低的原子序数，碳化硅陶瓷还可用作原子反应堆的结构材料．实验用的碳化硅粉平均粒度为21．380m，其粒对于碳化硅，日前已开发出

4、来的成型技术有：模压度分布见图1．塑性剂为聚乙烯醇(S)，和水混合在一成型、等静压成型、挤压成型、注射成型和流延成型[3]．起，水用w表示．聚乙烯醇(S)所占重量比例分别为其中，挤压成型因使用的粉料尺寸范围宽而备受关注．3、5、10，水(w)所占重量比分别为3O、25、国外一些大公司已成熟应用高效连续挤压技术进行生25，陈腐时间分别为24h、48h、72h．产，然而目前国内该技术尚未稳定和成熟．随着我国各实验流程如下：相关领域进一步开放，加快开发具有独立知识产权的称量SiC粉一加入塑性剂和水的混合物一和泥一碳化硅产品制备技术和提

5、高我国企业的综合竞争能力陈腐一测塑性一挤压成型一烘干一测量样品干重一将是当务之急．样品放入沸水中煮1h一测量其湿重和水重一算出密目前，碳化硅由于成本问题使其应用受到很大的度和气孔率．限制．降低陶瓷材料成本的研究开发将是21世纪陶瓷利用MS一2000E激光粒度分析仪进行原料粒度材料领域面I临的最艰巨的任务．其中，连续化、自动化分析；利用ACS一15A型电子秤进行物料称重；利用收稿日期：2013—06—04基金项目：河南教育厅自然科学研究计划项目(2011B430028)作者简介：张小立(1969一)，女，甘肃武威人，副教授，博士．

6、第1期张小立，等：聚乙烯醇对SiC泥坯料性能的影响厂、．．l{＼}／～／／／§particlesize／p_m图1实验用SiC粉的粒度分布图自制针管式装置进行挤压成型(挤压压力约3～5MPa)；利用wX一Ⅱ光电液塑限联合测定仪进行泥料塑性测试，同时利用模拟金属拉伸试验的方法进行泥坯料的拉伸，并计算相对伸长率以验证其塑性．泥料成型之后放在烘干设备中在l10℃下进行8h的烘干，为之后测定气孑L率和密度做准备．利用水煮法进行密度和气孔率测试，并用托盘天平进行称重．2实验结果及分析将陈腐]时间相同、聚乙烯醇和水不同配比下获图3泥料陈腐4

7、8h时塑限、伸长率对比图得的样品，进行塑限和伸长率测试，将结果绘制在同一张图中，选择陈腐时间分别为24h、48h、72h，如图2一图4所示．将塑限和伸长率较佳的试样进行对比，列于图5中，选出塑限和伸长率最佳时的参数为s3、W30、24h，即聚乙烯醇含量3、水含量3O、陈腐时间24h．将SiC泥料在塑性剂聚乙烯醇(s)作用下，不同陈腐时间的样品的气孔率和密度做对比，从3个陈腐时图4泥料陈腐72h时塑限、伸长率对比图间中选出较好的配方，如图6图8所示．将图中的数据再次进行对比，分别得到气孑L率最低且密度最高的塑性剂配方，如图9所示．

8、从中选出最佳配方为S3、W30、24h，即聚乙烯醇含量3、水含量30、陈腐时间24h．再将图4和图8进行对比，两者的最佳配方图2泥料陈腐24h时塑限、伸长率对比图是一致的．《瞪中原工学院学报2014年第25卷·54·O8642O。6。5。E0●。。＼02—船01