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汉麻秆碳化硅陶瓷的干压成型制备工艺研究

齐景坤  
【摘要】:汉麻秆成本低廉,经过炭化可制得渗透性良好的炭材料,易于反应渗硅;干压成型法成型效率高,成型制品尺寸稳定性好,适合大批量工业化生产。两者结合有利于实现碳化硅陶瓷的低成本、高性能制备。本文以汉麻秆炭粉为原料,采用干压成型工艺制备了多孔纯炭坯体,通过截面密度测试、扫描电镜以及压汞测试等手段,对纯炭坯体的密度、显微结构和孔隙特征进行了分析;通过反应烧结对坯体进行渗硅,制备了汉麻秆碳化硅陶瓷,并对陶瓷组分以及其维氏硬度、弯曲强度、弹性模量和断裂韧性等力学性能进行了测试分析。研究结果表明:(1)素坯干压成型过程中,炭粉含水率介于8%-12%,易于制备出强度较高、不易产生分层和开裂缺陷的坯体;坯体密度随成型压力增大呈上升趋势,当密度达到0.94g/cm3左右时成型压力增大密度不再变化;(2)炭粉含水率8%-10%,成型压力20MPa-35MPa,制备的坯体显微结构及密度分布均匀,孔径主要介于1μm-80μm;(3)烧结工艺条件为:烧结温度1550℃,保温时间30min,真空度10Pa-30Pa,加硅量为理论加硅量的1.2倍;(4)随着汉麻秆碳化硅陶瓷的密度的增大,相应的力学性能都有升高趋势,当密度为2.913g/cm3时,主要力学性能:维氏硬度、弯曲强度、弹性模量和断裂韧性等达到比较高的水平,与国际著名防弹陶瓷生产商(M Clubed Inc等)制备的碳化硅陶瓷的力学性能指标达到了相近水平。


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