重结晶SiC多孔陶瓷成型及烧结工艺研究

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重结晶烧结SiC陶瓷材料(Recrystallized Silicon Carbide, RSiC)具有耐高温、硬度高、力学性能优良、开气孔率高,纯度高等优点,十分适合于制备金属/陶瓷双连续相复合材料。制备孔隙率适宜的SiC陶瓷是制备综合性能优异的双连续相复合材料的关键之一,但对获得不同孔隙率的RSiC陶瓷材料以及其微观结构和力学性能的研究较少,针对这方面的空白,本文通过调节制备工艺参数,制备出不同孔隙率的RSiC陶瓷,并对其微观形貌和力学性能进行研究。RSiC陶瓷烧结为蒸发凝聚机理,必须有不同粒径的SiC颗粒的参与,本文以中位径为140μm和5μm的SiC为原料,采用注浆成型制备RSiC陶瓷坯体,并在气氛烧结炉中进行重结晶烧结制备RSiC陶瓷材料。本文主要研究了分散剂的添加量,浆料PH值对SiC浆料流变性能的影响,确定最优的分散剂添加量和浆料PH值,探讨浆料固相含量对RSiC陶瓷坯体的密度和微观结构的影响;研究了细颗粒的含量、浆料固相含量和烧结温度对RSiC陶瓷的孔隙率,微观结构和力学性能的影响,成功制备出孔隙率在15%-38%的RSiC陶瓷材料。研究发现,添加0.2wt%的四甲基氢氧化铵(TMAH)作为分散剂,调节浆料PH值至9,可获得流变性能良好,粘度低,触变性好,适合于注浆成型的SiC浆料。调节浆料的固相含量,发现固相含量70%以下的SiC浆料粘度较低,适合注浆成型,其坯体密度随着固相含量的增加呈现先增大后减小的趋势,当固相含量为67.5%时,坯体致密度最高,可达75%,但微观结构均匀性最好的则是固相含量为65%浆料制备的坯体。研究表明,通过调节细颗粒的含量和浆料固相含量,可以在较大范围内调节RSiC陶瓷的孔隙率,细颗粒含量为20%-50%,浆料固相含量为60%-69%的范围内,增加细颗粒含量和浆料固相含量都可以降低RSiC陶瓷的孔隙率,提高烧结颈的发育程度,进而提高RSiC陶瓷的力学性能,制备的RSiC陶瓷最高压缩强度和弯曲强度分别为350MPa和115MPa。在2250℃-2350℃进行重结晶烧结,烧结温度对RSiC陶瓷的孔隙率影响不大,随着烧结温度的提高,RSiC陶瓷的力学性能略有提高。
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