反应烧结碳化硅凝胶注模成型工艺及烧结体性能研究

来源 :中国建筑材料科学研究院 | 被引量 : 13次 | 上传用户:SilentWoolf_1981
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本论文利用凝胶注模成型工艺制备碳化硅/碳素坯,然后采用反应烧结工艺制备出碳化硅陶瓷,以期解决大尺寸、复杂形状、微观结构均匀碳化硅陶瓷制品的制备技术。在材料的制备过程中主要对凝胶注模成型工艺中低粘度、高固相含量碳化硅/炭黑料浆的制备、料浆中单体的同步均匀聚合以及碳化硅/碳素坯和反应烧结碳化硅的结构和性能进行了研究。主要研究内容和结果如下: (1)采用两种炭黑和三种碳化硅粉体制备高固相含量碳化硅/炭黑料浆,研究了不同粒径碳化硅粉料、不同种类炭黑粉料对高固相含量碳化硅/炭黑料浆流变性能的影响。发现利用单一粒径分布的碳化硅粉料难以制备较高固相含量的碳化硅/炭黑料浆,采用级配碳化硅粉料可以提高碳化硅/炭黑料浆的固相含量。另外,炭黑的种类对碳化硅/炭黑料浆的流变性能影响较大。在优化工艺条件下,采用N990炭黑和级配碳化硅粉料制备出了司相体积分数为70vol%、50 S-1剪切速率下的粘度为1.6Pa·S的碳化硅/炭黑料浆,满足凝浇注模成型工艺的要求。 (2)对碳化硅/炭黑料浆中单体的聚合进行了研究。采用室温固化、微波加热固化以及延长料浆固化诱导期三种方法来解决料浆中由于温度梯度的存在而造成的料浆非同步均匀固化问题。通过改变引发剂的加入量来调整料浆的聚合诱导期,使料浆的聚合固化发生在料浆达到传热平衡之后,从而实现了料浆的同步均匀固化,为大尺寸、微观结构均匀样品的制备奠定了基础。 (3)研究了料浆中单体含量以及单双功能团单体的比例对坯体强度的影响。发现随着单体含量以及单双功能团单体比例的增加,成型坯体强度有所增加。当单体与水的比例为20:80,MBAM与AM比例为(?):9时,素坯强度在8MPa左右,能够保证样品脱模时具有足够强度,同时样品的干燥收缩率在1%以下。 (4)研究了反应烧结碳化硅的显微结构和性能。通过对反应烧结碳化硅显微结构的分析,认为反应烧结机理为溶解—沉淀机理。凝胶注模成型制备的反应烧结体结构均匀,利用级配粉料制备的反应烧结碳化硅weibull模数达到12.05,平均弯曲强度达到367.69MPa。
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