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纯碳反应烧结碳化硅陶瓷材料连接

纯碳反应烧结碳化硅陶瓷材料连接
纯碳反应烧结碳化硅陶瓷材料连接

反应烧结SiC的制造和性能

反应烧结SiC的制造和性能 新型陶瓷材料由于具有各种特殊的性能被应用于许多工业领域,为解决材料使用问题发挥着越来越重要的作用。 新型陶瓷具有多种功能,按性能分为电学、电子功能、力学功能、光学功能、热学功能、生物功能等等。近几年来,特别引起人们注意的是机械力学功能陶瓷。我们根据省科委下达的科研项目,通过大量调研,开展了对反应烧结SiC材料制造与性能的研究。 利用传统的SiC粉料,采用压制成型工艺传统烧成法制造不出高密度SiC 材料,如采用热压烧结、无压烧结或反应烧结工艺可达到其目的。反应烧结SiC 已是30多年来的商品化材料,首先是出现在美国的气相渗硅工艺,以后英国原子能协会的反应堆高性能材料元件通过液相渗硅工艺研制成功,后来各国对此材料采用挤出成型、等静压成型、压制成型、注浆成型、注射成型等不同工艺进行了详细的研究,分别制造出了机械密封件、轴承、火箭喷嘴、烧嘴、阀件、发动机转子等多种部件,其中部分已形成商品化应用到工业中取代硬质合金等昂贵的金属材料,取得了显著的经济效益。 工艺概述 RB-SiC是由于碳化硅粉与石墨或炭黑混合,加入少量粘结剂,通过各种成型方法成型,去掉粘结剂后,将坯体放在特殊设计的真空炉中,使之与熔硅接触,坯体被融硅润湿、渗透,Si与坯体枝、中的石墨或C反应形成新SiC沉积到原来的SiC上,把原来的SiC结合在一起,剩余的气孔由Si填充。最终的制品含有约8-10%的游离Si,该材料的特点是可通过调节坯体中C含量来调节制品的游离Si量,从而制造不同性能的制品。 SiC材料各相含量的控制原理 反应烧结SiC的一个重要特点是在坯体渗Si后尺寸无变化或很少有变化,因此要形成理论密度的SiC,坯体中必须含有一定量气孔,以满足石墨或C转化成SiC时的体积增大的需要,假如坯体全由C组成,理论最大C密度应按如下计算:

烧结碳化硅方式对比__烧结碳化硅分类

烧结碳化硅方式对比__烧结碳化硅分类 烧结碳化硅烧结方式有哪三种呢?烧结碳化硅的三种烧结方式虽然各有千秋,但是在科技发展如此迅速的今天,迫切需要提高碳化硅陶瓷的性能,不断改进制造技术,降低生产成本,实现碳化硅陶瓷的低温烧结。以达到降低能耗,降低生产成本,推动碳化硅陶瓷产品产业化的目的。山东中鹏特种陶瓷有限公司生产的烧结碳化硅具有碳化硅材料耐强腐蚀性、耐磨性、高导电性、高温稳定性等性能,在新能源、化工、船舶及科研国防军事技术等领域应用。 【烧结碳化硅分类】 (1)无压烧结 无压烧结被认为是SiC烧结有前途的烧结方法,根据烧结机理的不同,无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体(含氧量小于2)中同时加入适量B和C的方法,在2020℃下常压烧结成密度高于98的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在

1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2),获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95,并且晶粒细小,平均尺寸为1.5μm。 (2)热压烧结 不添加任何烧结助剂,纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密,于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响,发现Al和Fe是促进SiC热压烧结有效的添加剂。https://www.wendangku.net/doc/1314523286.html,nge 研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响,认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能 制备形状简单的SiC部 件,而且一次热压烧结过 程中所制备的产品数量 很小,因此不利于工业化 生产。 (3)反应烧结 反应烧结SiC又称自结 合SiC,是由a-SiC粉和 石墨粉按一定比列混合压成坯体后,加热到1650℃左右,同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反应生成β-SiC,把原来存在的a-SiC颗粒结合起来。 【烧结碳化硅方式对比】 1.热压烧结:只能制备简单形状的碳化硅部件,生产效率低,不利于大规模商业化生产。 2.无压烧结(常压烧结):能生产复杂形状和大尺寸碳化硅部件,是目前普遍认可的有优势的烧结方法。 3.反应烧结:能制备复杂形状的碳化硅部件,烧结温度低,但是产品高温性能不佳。 特点:如果允许完全渗Si,那么整个过程中可获得气孔率为零,无几何尺寸变化的材料。

烧结配料工(高)计算

1、(高级工,计算题,较难,无,辅助要素,标准库) 堆料皮带速度2m/s ,堆料机大车行走沿堆料皮带运行方向速度30m/min ,求堆料机大车行走逆向速度。 解: 01111V V V += 30120301200101+?=+=V V V V V =25m/min 答:堆料机大车行走逆向速度为25m/min. 2、(高级工,计算题,难,无,辅助要素,标准库) 根据下列原料成分性质,计算烧结矿成分:求烧结矿的TFe%? 解:①精矿带入烧结矿中铁的含量: 70×(1-8%)×68%=43.792 精矿烧成量=64.4 ②石灰石烧成量: 14×(1-2%)×(1-45%)=7.546 ③白云石烧成量: 2×(1-4%)×(1-45%)=1.056 ④生石灰烧成量: 3×(1-20%)=2.4 ⑤焦粉的烧成量: 5×(1-7%)×(1-8%)=0.930 ⑥高炉灰的烧成量: 6×(1-7%)×(1-10%)=5.022 高炉灰带入烧结矿中含铁量 6×(1-7%)×45%=2.511 带入烧结矿中总铁量 43.792+2.511=46.303 总的烧成量: 64.4+7.546+1.056+2.4+0.93+5.022 =81.354 烧结矿TFe%=%92.56%100354.81303.46=?

答:烧结矿TFe%为56.92%。 3、(高级工,计算题,较难,无,辅助要素,标准库) 含铁原料在原料场进行混匀,精矿占50%,配料室混匀矿配比为85%,内循环返矿为25%在配料室配加。求混合料中精矿比例。 解:(1-25%)×85%×50%=31.875% 答:混合料中精矿比例为31.875%。 4、(高级工,计算题,中等,无,辅助要素,标准库) 混合料中磁铁矿占30%,出矿率为85%,问烧结矿中磁铁矿含量为多少? 答:在烧结过程中发生复杂的物理化学反反应,无法计算出烧结矿中磁铁矿的含量。 5、(高级工,计算题,较易,无,辅助要素,标准库) 某厂4月份生产烧结矿20万吨,品位合格18万吨,碱度合格16万吨,全部合格15万吨,一级品8万吨,求该月烧结矿品位合格率,碱度合格率,综合合格率,一级品率。 解:品位合格率=%90%1002018=? R 合格率=%80%1002016=? 综合合格率=%75%1002015=? 一级品率=%33.53%100158=? 答:烧结矿品位合格率,碱度合格率,综合合格率,一级品率分别为90%,80%,75%,53.33%。 6、(高级工,计算题,中等,无,辅助要素,标准库) 某厂一台烧结机生产时,每小时卸入热矿筛烧结矿162吨,测得每米皮带上的热返矿为6.5公斤,皮带速度为1.64米/秒。求该台机热返矿率为多少? 解:公式: 热返矿率=(每米皮带热返矿量×胶带机每秒速度×3600秒/每小烧结机产量)×100% 热返矿率=(6.5×1/1000×1.64×3600/162)×100%=23.69% 答:该台烧结机的热返矿率为23.69%。 7、(高级工,计算题,较难,无,辅助要素,标准库) 某厂有105㎡烧结机一台,利用系数为1.4h m t ?2/,出矿率为85%,计算每班混合

碳化硅陶瓷的发展与应用

碳化硅陶瓷的发展与应用 1073112 王苗 摘要:碳化硅陶瓷以其优异的抗热震、耐高温、抗氧化和耐化学腐蚀等特性而广泛地应用于石油、化学、汽车、机械和宇航等工业领域中,并日益引起人们的重视。本文对各种SiC 陶瓷的制备方法、性能特点及其应用现状进行了综合评述。 关键词:碳化硅陶瓷发展与应用 Abstract: Silicon carbide ceramics have been widely used in petroleum, chemical, automotive,mechanical and aerospace industries because of their excellent resistance to thermal shock, high temperatures, oxidation and chemical corrosion. In this paper, the fabricating methods, mechanical properties and current applications of various SiC ceramics are revicwed. Key Words: SiC Ceramics Development and Application 1 前言 现代国防、核能和空间技术以及汽车工业、海洋工程的迅速发展, 对火箭燃烧室内衬、飞机涡轮发动机叶片、核反应堆结构部件、高速气动轴承和机械密封零件等材料的要求愈来愈高, 迫切需要开发各种新型高性能结构材料。碳化硅陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性, 因此, 已经在许多领域大显身手, 并日益受到人们的重视。例如, SiC陶瓷在石油化学工业中已被广泛地用作各种耐腐蚀用容器及管道在机械工业中已被成功地用作各种轴承、切削刀具和机械密封部件在宇航和汽车工业中也被认为是未来制造燃气轮机、火箭喷嘴和发动机部件的最有希望的候选材料。 本文首先对SiC 的基本性质及SiC粉末的合成方法进行了简单介绍, 接着重点综述了SiC陶瓷的性能特点, 最后对SiC陶瓷的应用现状与未来发展进行了概括和分析。 2 碳化硅的基本特性 2.1、化学属性 抗化合性:碳化硅材料在氧气中反应温度达到1300℃时,在其碳化硅晶体表层已经生成二氧化硅保护层。随着保护层的加厚,抵制了里面碳化硅继续被化合,这使碳化硅有较好的抗化合性。当气温达到1900K(1627℃)以上时,二氧化硅保护膜已经被破坏,碳化硅化合效应加重,从而1900K是碳化硅在氧化剂氛围下的最高工作气温。 耐酸碱性:在耐酸、碱及化合物的效用方面,因为二氧化硅保护膜的效用,碳化硅的抗酸能力非常非常强,抗碱性稍差。 2.2、物理性能 密度:各样碳化硅晶形的颗粒密度十分相近,通常情况下,应该是3.20 g/ m m3,其碳化硅磨料的堆砌密度在1.2--1.6 g/ m m3之间,其高矮取决于其粒度号、粒度合成和颗粒形状的大小。 硬度:碳化硅的硬度为:莫氏9.5级。单晶硅的硬度为:莫氏7级。多晶硅的硬度为:莫氏7级。都是硬度相对较高的物料。努普硬度为2670—2815公斤/毫米,在磨料中高于刚玉而仅次于金刚石、立方氮化硼和碳化硼。 导热率:碳化硅制品的导热率非常高,热膨胀参数小,抗热震性非常高,是优质的耐火材料。 2.3、电学属性 恒温下工业碳化硅是一种半导体,属杂质导电性。高纯度碳化硅随着气温的升高内阻率降低,含杂质碳化硅按照其含杂质不一样,导电性能也不一样。

烧结配料知识

烧结配料知识 一、烧结基础知识 1、烧结的含义 将含铁粉状料或细粒料进行高温加热,在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程。 2、烧结的方法 (1)鼓风烧结:烧结锅,,平地吹;以及带式烧结机。 (2)抽风烧结: a:连续式:带式烧结机和环式烧结机等; b:间歇式:固定式烧结机,如盘式烧结机和箱式烧结机;移动式烧结机,如步进式烧结机; (3)在烟气中烧结:回转窑烧结和悬浮烧结。 3、烧结生产的工艺流程 一般包括:原燃料的接受、贮存,溶剂、燃料的准备,配料,混合,制粒,布料,点火烧结,热矿破碎,热矿筛分,热矿冷却,冷矿筛分,铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节(见下图)。 机上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。 现代烧结工艺流程不再使用热矿工艺,应使用冷矿工艺。在冷矿工艺中,宜推广具有铺底料系统的流程。 4、烧结厂主要技术经济指标 烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。 1>、利用系数 每台烧结机每平方米有效抽风面积(m2)每小时(h)的生产量(t)称烧结机利用系数,单位为t/(m2.h)。它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示: 利用系数=台时产量(t/h)/有效抽风面积(m2) =总产量(t)/[总生产台时(t)×总有效面积(m2)] 台时产量是一台烧结机一小时的生产量,通常以总产量与运转的总台时之比值表示。这个指标体现烧结机生产能力的大小,它与烧结机有效面积的大小无关。 利用系数是衡量烧结机生产效率的指标,它与烧结机有效面积的大小无关。 2>、烧结机作业率 作业率是设备工作状况的一种表示方法,以运转时间占设备日历时间的百分数表示: 设备作业率=运转台时/日历台时× 100% 日历台时是个常数,每台烧结机一天的日历台时即为24台时。它与台数、时间有关。 日历台时=台数× 24×天数 事故率是指内部事故时间与运转时间的比值,以百分数表示: 事故率=事故台时/运转台时× 100% 设备完好率是衡量设备良好状况的指标。按照完好设备的标准,进行定期检查。设备完好率是全厂完好设备的台数与设备总台数的比值,用百分数表示: 设备完好率=完好设备台数/设备总台数× 100% 3>、质量合格率 烧结矿的化学成分和物理性能符合原冶金部YB/T421-92标准要求的叫烧结矿合格品,不符合的烧结矿叫出格品(见附件表1-1)。 根据部颁标准的规定,实际生产检验过程及工艺试验中出现的一部分未检验品和试验品,不参加质量合格率的计算。因此: 质量合格率=(总产量-未验品量-试验品量-出格品量)/(总产量-未验品量-试验品量)× 100% 质量合格率是衡量烧结矿质量好坏的综合指标。 烧结矿合格品、一级品或出格品的判定根据其物理化学性能的检验结果而定,主要包括烧结矿全铁(TFe)、氧化亚铁(FeO)、硫(S)含量、碱度(CaO/SiO2)、转鼓指数(≥6.3mm)、粉末(< 5mm)等,有的厂还

用低纯碳化硅微粉烧结碳化硅陶瓷

第34卷第1期2O06年1月 硅酸盐学报 JOURNAL()FTHECHINFSECERAMICSoCIETY VoI.34,N()l January,2006用低纯碳化硅微粉烧结碳化硅陶瓷 武七德1,孙峰1,吉晓莉1,田庭燕2,郝慧1 1.武汉理工大学.畦酸盐材料工程教育部重点实验守,武汉430070;2山东大学 材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室,济南25∞61) 摘要:用工业崖料坻纯w3.spmstc擞粉为原料,在№保护下娆结碳化硅(s,t、)陶瓷。研究了低纯slc徽粉中杂质对蜀c陶瓷力学性能的影响,对比了徽粉提纯后材料的性能‘』结构。通过扫描电镜、金相显馓镜分析材料的显微结构。结果表明:微粉杂质中st魄、金属氧化物在&c烧结温度下的放气反麻是影响陶瓷材料力学性能的主耍目素。由低纯s?c材制得的材料的烧结密度达到(3.15士o01)g/cm3,抗折强度达到(ddl±10)MPa。 关键词:碳化硅;反应烧结;显微结构 中圈分类号:T锄74文献标识码:A文章编号:04545648(2006)0】∞一05 SII.ICoNCARBIDECERAMICSPREPAREDWlTHL()WPURESILICoNCARBIDEMICRo—PoWDERSwuQ2dPl,su~凡n∥,JJxi40“1,1』ANTiwgy。n2,HA0¨“21 (1.KeyI,ab()raturyforS11LcateMatemIsscLcnceandEnglneeringofMmlstryofEducatlon,W1lhan UnlvcrsltyofTechn0109y WuI、an 430070;2.KeyLab。ratoryf01I.1quldStⅢLu rea11dHer列I‘y(】fMlnk【ryEduca¨on, ShandongUnjversl‘y?Jlnall2j0061,Chlna) Abstr{Ict:Reactlon—b(mdcdslJLc。ncarblde(RRS(:)ccranll刚erepreparedwlthindu“rLalscfapsIowpLlmySl(:叫ropowders.T11eaveragegralnslzcofL1】。powder】s3.5"ml、helnfluenceoflmpllⅢ1…)fpow山rsonthemate¨aI。smechanicalpropeftle8wasstudied,andacomparisonwasmade“)matcnakpr印ared州thpunfylngpowdtrbyhydrochlo¨ca虬dThIILIcro乱ructureofsI】£concarbldeccranIicswasInvesttgatedby黜Immg elecfro㈣c㈣ce)p㈨jdo阱lca】m£croscope.Thercsuhss}、owthatthekeyfactorstoL11enlaterlal’smechanlcaIpropertlesaretheexcludlngS102,andthe metalllc()xId㈣acLedwtthotherrawmatelr】alsandrelcasedgasathlghtemperaturesT}1esIntereddenslly()fthcmaLeflalmadeoflowpl】rltyS1Cls(315=001)g/cm。andtheflⅢralsIrenEth1s(d4】±10)MPaatroomtemDeraturc Keywo州s:slnconcarhId。;reacLl。11bonded;mlcr()structurc 反应烧结碳化硅(reaction_bondeds1Iiconca卜hide,RBsc)具有反应温度低且时间短,可近净尺寸烧结,可烧结复条形状制品等优点,自50年代发明以来就得到人们的广泛关注”。3]。但是,传统反应烧结T艺中所需两c原料的纯度较高,因而其制备能耗高,环境污染严重,生产成本大。目前,国内sic生产厂家每年都囤积大黾的收尘尾粉。网尾粉的牲度细,杂质含量高,成分波动大阻碍1r它的进一 收稿日期:200j—06—15。修改稿收到日期:z005—10一lo 第一作者:武已德(19t9~),男.教授。步利用。丈量尾粉既占用贮存用地又增加生产成本。凼此,允分利用尾粉已成为Sic生产厂家的当务之急。 实验中制备RBsc所需的sic微粉全部采用国内某两c磨料生产厂家提供的收尘器中的低纯Sjc尾粉,通过适当的工艺制备出最高密度为3.15g/cw,最大抗折强度为(441±10)MPa的RBsc陶瓷材料。 R戗eiveddate:2∞5—061j.Approveddate:20051010 Firsta砒hor;WUQ1小(1949).ⅢaI}+profe3soL E—mni-:Ⅵ1qIfk@nlall.whuteducn  万方数据

碳化硅陶瓷

太原工业学院 2015/2016学年第一学期 《特种陶瓷》课程论文 题目:碳化硅陶瓷的工艺与发展方向 班级: 122073219 姓名:刘鑫泽 学号: 19

1 前言 随着科技的发展,人们迫切需要开发各种新型高性能结构材料。碳化硅陶瓷由于具有多种良好的的性能,已经在许多领域大显身手,并且已经收到人们的高度重视。 2 晶体结构 SiC是共价键很强的化合物,SiC中 Si-C键的离子性仅12%左右。 SiC具有α和β两种晶型。β- SiC的晶体结构为闪锌矿晶体结构立方晶系,Si和 C 分别组成面心立方晶格;α-SiC纤锌矿型结构,六方晶系。存在着4H、15R和6H等100余种多型体,其中, 6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在温度低于1600℃时,SiC以β-SiC形式存在。当高于1600℃时,β- SiC缓慢转変成α-SiC的各种多型体。4H- SiC在2000℃左右容易生成;15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成;对于6H- SiC,即使温度.超过2200℃,也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小,因此,微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。[1] 3 性能与应用 3.1 性能 (1)SiC陶瓷化学稳定性好、抗氧化性强。 (2)硬度高,耐磨性能好。 (3)SiC具有宽的能带间隙。 (4)优良的导电性。 (5)热稳定性好,高温强度大。 (6)热膨胀系数小、热导率大以及抗热振和耐化学腐蚀等。[4] 3.2 应用 碳化硅的最大特点是高温强度高,有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能,其热传导能力很强,仅次子氧化铍陶瓷。碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承、泵的密封圈、拉丝成型模

碳化硅烧结

1、无压烧结 1974年美国GE公司通过在高纯度β-SiC细粉中同时加入少量的B和C,采用无压烧结工艺,于2020℃成功地获得高密度SiC陶瓷。目前,该工艺已成为制备SiC陶瓷的主要方法。 最近,有研究者在亚微米SiC粉料中加入Al2O3和Y2O3,在1850℃~2000℃温度下实现SiC的致密烧结。由于烧结温度低而具有明显细化的微观结构,因而,其强度和韧性大大改善。 2、热压烧结 50年代中期,美国Norton公司就开始研究B、Ni、Cr、Fe、Al等金属添加物对SiC热压烧结的影响。实验表明:Al和Fe是促进SiC热压致密化的最有效的添加剂。有研究者以Al2O3为添加剂,通过热压烧结工艺,也实现了SiC的致密化,并认为其机理是液相烧结。此外,还有研究者分别以B4C、B或B与C,Al2O3和C、Al2O3和Y2O3、Be、B4C 与C作添加剂,采用热压烧结,也都获得了致密SiC陶瓷。 3、热等静压烧结: 近年来,为进一步提高SiC陶瓷的力学性能,研究人员进行了SiC陶瓷的热等静压工艺的研究工作。研究人员以B和C为添加剂,采用热等静压烧结工艺,在1900℃便获得高密度SiC烧结体。更进一步,通过该工艺,在2000℃和138MPa压力下,成功实现无添加剂SiC陶瓷的致密烧结。研究表明:当SiC粉末的粒径小于0.6μm时,即使不引入任何添加剂,通过热等静压烧结,在1950℃即可使其致密化。 4、反应烧结: SiC的反应烧结法最早在美国研究成功。反应烧结的工艺过程为:先将α-SiC粉和石墨粉按比例混匀,经干压、挤压或注浆等方法制成多孔坯体。在高温下与液态Si接触,坯体中的C与渗入的Si反应,生成β-SiC,并与α-SiC相结合,过量的Si填充于气孔,从而得到无孔致密的反应烧结体。反应烧结SiC通常含有8%的游离Si。因此,为保证渗Si的完全,素坯应具有足够的孔隙度。一般通过调整最初混合料中α-SiC和C的含量,α-SiC的粒度级配,C的形状和粒度以及成型压力等手段来获得适当的素坯密度。 综述:实验表明,采用无压烧结、热压烧结、热等静压烧结和反应烧结的SiC陶瓷具有各异的性能特点。假如就烧结密度和抗弯强度来说,热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较高,反应烧结SiC相对较低。另一方面,SiC陶瓷的力学性能还随烧结添加剂的不同而不同。无压烧结、热压烧结和反应烧结SiC陶瓷对强酸、强碱具有良好的抵抗力,但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的抗蚀性较差。就耐高温性能比较来看,当温度低于900℃时,几乎所有SiC陶瓷强度均有所提高;当温度超过1400℃时,反应烧结SiC陶瓷抗弯强度急剧下降。(这是由于烧结体中含有一定量的游离Si,当超过一定温度抗弯强度急剧下降所致)对于无压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷,其耐高温性能主要受添加剂种类的影响。 碳化硅陶瓷的应用

关于烧结碳化硅的分类_烧结碳化硅工艺说明

关于烧结碳化硅的分类_烧结碳化硅工艺说明特陶领域的多数专家认为国内特陶产品质量提升不上去,很大程度与特陶粉体的制备水平有关系。“巧妇难为无米之炊”,当然没有好“米”,也烧不出“好饭”出来。有关于烧结碳化硅的话题,小编今天想跟大家聊一聊。烧结碳化硅有哪些分类呢?看文章吧! 烧结碳化硅分类: (1)无压烧结 无压烧结被认为是SiC烧结有前途的烧结方法,根据烧结机理的不同,无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体(含氧量小于2)中同时加入适量B和C的方法,在2020℃下常压烧结成密度高于98

的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2),获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95,并且晶粒细小,平均尺寸为1.5μm。 (2)热压烧结 不添加任何烧结助剂,纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密,于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响,发现Al和Fe是促进SiC热压烧结有效的添加剂。https://www.wendangku.net/doc/1314523286.html,nge研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响,认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件,而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小,因此不利于工业化生产。 (3)反应烧结 反应烧结SiC又称自结合SiC, 是由a- SiC粉和石墨粉按一定比列混合压成坯体后,加热到1650℃左右,同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反

烧结配料模型公式

2.配料 2.1概述 烧结配料是按烧结矿的质量指标要求和原料成分,将各种原料(含铁料、溶剂、燃料等)按一定的比例配合在一起的工艺过程,适宜的原料配比可以生产出数量足够的性能良好的液相,适宜的燃料用量可以获得强度高还原性好的烧结矿。 对配料的基本要求是准确。即按照计算所确定的配比,连续稳定配料,把实际下料量的波动值控制在允许的范围内,不发生大的偏差。实践表明,当配料发生偏差,会影响烧结过程的进行和烧结矿的质量。 生产中,当烧结机所需的上料量发生变化时,须按配比准确计算各种料在每米皮带或单位时间内的下料量;当料种或原料成分发生变化时,则应按规定要求,重新计算配比,并准确预计烧结矿的化学成分。 2.2配料方法——质量配料法 此法是按原料的质量进行配料的一种方法。其主要装置是皮带电子称——自动控制调节系统——调速圆盘给料机,配料时,每个料仓配料圆盘下的皮带电子称发出瞬时送料量信号,此信号输入调速圆盘自动调节系统,调节部分即根据给定值信号与电子皮带秤测量值信号的偏差,自动调节圆盘转速,达到所要求的给料量,质量配料系统如图1所示 质量配料法可实现配料的自动化,便于电子计算机集中控制与管理,配料的动态精度可高达0.5%-1%,为稳定烧结作业和产品成分创造了良好条件,也是劳动条件得到改善。 2.3配料室(本厂) 配料室采用单列布置,15个矿槽,混匀矿槽上采用移动B=1000卸料车向各配料槽给料;无烟煤、焦粉、冷返矿矿槽上采用B=650固定可逆胶带机向各配料槽给料。生石灰用外设压缩空气将汽车罐车送来的生石灰送至配料槽。混匀矿采用¢2500圆盘给料机排料,配料电子称称重;燃料和溶剂及冷返矿直接用配料电子称拖出;生石灰的排料、称量及消化通过叶轮给料机、电子称及消化器完成。以上几种原料按设定比例经称量后给到混合料的B=800胶带机上。料槽侧壁安装振动电机,防止料槽闭塞。 调速圆盘自 动调节系统 给定值 控制量 偏差 调节部分 调节量 操作部分 (圆盘) 操作量 控制部分 (圆盘给料机) 检出部分 (电子皮带秤) 图1 质量配料系统

碳化硅陶瓷的烧结工艺

碳化硅陶瓷的合成方法综述 碳化硅陶瓷具有机械强度高、耐高温、抗氧化性强、热稳定性能好、热导率大、耐磨损性能好、耐化学腐蚀性能好、硬度高、抗热震性能好等优良的特性。碳化硅是所有非氧化物陶瓷中抗氧化性能最好的一种。碳化硅陶瓷不仅在高新技术领域发挥着重要的作用,而且在冶金、机械、能源和建材化工等热门领域也拥有广阔的市场。随着高新技术的不断发展,对碳化硅陶瓷的要求也越来越高,需要不同层次和不同性能的各种产品。早在20 世纪50 年代,Popper[ 1] 首次提出反应烧结制备碳化硅。其基本原理是:具有反应活性的液硅或硅合金,在毛细管力的作用下渗入含碳的多孔陶瓷素坯,并与其中的碳反应生成碳化硅,新生成的碳化硅原位结合素坯中原有的碳化硅颗粒,浸渗剂填充素坯中的剩余气孔,完成致密化的过程。 1.1 常压烧结 1.1.1 固相烧结 单一陶瓷粉体烧结常常属于典型的固相烧结,即在烧结过程中没有液相形成。陶瓷坯体的致密化主要是通过蒸发和凝聚、扩散传质等方式来实现的。其烧结过程主要由颗粒重排、气孔填充和晶粒生长等阶段组成。同时,固相烧结可以通过合适的颗粒级配、适当的烧结温度和较短的保温时间等工艺参数来实现致密化烧结。自20世纪7O年代,Prochazkal6在高纯度的SiC中加人少量的B和C作为烧结助剂,在2050℃成功地固相烧结出致密度高于98 的SiC陶瓷以来,固相烧结就一直很受关注。虽然SiC-B-C体系固相烧结SiC需要较高的烧结温度,烧结晶粒粗大,均匀性差,而且SiC陶瓷具有较低的断裂韧性、较高的裂纹强度敏感性和典型的穿晶断裂模式,但是固相烧结的烧结助剂含量低,杂质少,晶界几乎不残留低熔点物质,烧结后的SiC陶瓷高温稳定性好、热导能力强l7剖。因此,固相烧结在SiC陶瓷烧结中具有潜在的应用价值。目前,采用SiC-B-C烧结体系来进行固相烧结SiC陶瓷的厂家主要有美国的GE公司。 1.1.2 液相烧结 由于陶瓷粉体中总有少量的杂质,大多数材料在烧结过程中都会或多或少地出现液相。另外,即使在没有杂质的纯固相系统中,高温下还会出现“接触”熔融现象,因而纯粹的固相烧结实际上不易实现,大多数的烧结实属液相烧结。液相烧结是以一定数量的多元低共熔点氧化物为烧结助剂,在高温下烧结助剂形成共溶液相的烧结过程,烧结晶粒细小均匀呈等轴晶状。其烧结体系的传质方式为流动传质,可降低致密化所需要的能量,容易实现低温下的烧结致密化,缩短烧结时问。同时,低共溶液相的引入和独特的界面结合弱化,使材料的断裂模式为沿晶断裂模式,材料的断裂韧性和强度显著提高。Nakano等利用BeO 的高热导能力以及SiC与BeO在烧结过程中形成液相的特点,最终制备出热导率高达270W /(m ·K)的SiC陶瓷。Takada等在2200℃烧结平均粉末粒径为0.5Fro的SiC陶瓷的过程中,加入烧结助剂2 BeO、0.2 ~O.4 BC和0.2 ~O.3 C(质量分数),无压烧结0.5h,获得材料的电阻率和热导率分别为5×l0^12Q ·cm和140w/(m ·K)。在烧结过程中,均匀分布在SiC表面的B原子和C原子与Si原子反应,生成GB-C、Si-B-C、Si- Si 和Si—DSi键,促进Si原子的扩散,提高SiC陶瓷的致密度。 1.2 热压烧结 热压烧结是指在SiC加热烧结的同时,施加一定的轴向压力而进行的烧结。热压烧结可增大SiC粒子间接触面积,降低烧结温度,缩短烧结时间,增加烧结体的致密化,促进SiC烧结。为了使SiC粒子更容易烧结,热压烧结通常需要在SiC粉体中加入B、C、Al、B4C、Y2O3、A12O3。等烧结助剂来促进烧结。B、Al或BC固溶于SiC中,降低SiC 的界面能,C主要与SiC粒子表面的SiO。反应形成低温液相,促进B、A1的扩散。Liu 等以Y2O3和A12O3。为烧结助剂,在2000℃、30MPa的烧结条件下进行烧结,烧结出

反应烧结碳化硅陶瓷资料

碳化硅制品的全面概述 碳化硅制品是何物?如何使用碳化硅制品,我们首先要明确碳化硅的定义,然后知道碳化硅制品的组成部分,用哪些工艺?下面做些简单介绍 碳化硅是一种无机非金属材料,由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点,用于各种要求耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件中。由于材料工作者的不断努力,其性能有了很大的改进,已成为一种重要的工程材料,在机械、冶金、化工、电子等部门得到广泛的应用。 采用常压烧结方法生产碳化硅陶瓷制品,其特点是用较高的烧结温度烧结碳化硅的毛坯,使之达到较高的密度,碳化硅的含量达到98%以上。所得到的碳化硅陶瓷烧结体耐腐蚀性、抗氧化性能及高温强度均较高。在1600oC时强度不降低。因而其制品特别适合于耐磨、耐腐蚀和耐高温的场合使用,如密封环、磨介、喷砂嘴、防弹板等。 特种陶瓷主要运用到那些方面? 特种陶瓷包括各种材料制作的陶瓷制品,例如碳化硅材料生产的碳化硅制品,碳化硅密封环,氧化铝材料生产的99瓷,氧化锆材料生产的电解质等等。所以说,是应用相当广泛的,今天我讲解下应用到高端产品的特种陶瓷。 1 氧化锆材料生产的特种陶瓷 氧化锆陶瓷因其拥有较高的离子电导率,良好的化学稳定性和结构稳定性,成为研究最多、应用最为广泛的一类电解质材料。通过对氧化锆基电解质薄膜制备工艺的改进,降低此类材料的操作温度和制备成本,力争可以实现产业化也是未来研究的重要方向。 2 碳化硅材料生产的特种陶瓷 碳化硅材料是硬度高,成本低的材料,可以生产碳化硅制品,例如碳化硅密封件、碳化硅轴套、碳化硅防弹板、碳化硅异形件等,可以应用到机械密封件上和各种泵上。 在以后的发展中,特种陶瓷会应用得更加广泛,因为新型材料的不断出现,制作的特种陶瓷的功能越来越受到人们的欢迎! 当今市场上存在哪些碳化硅制品 在碳化硅制品行业中,仅仅因为其市场较大,所以涌现了很多的碳化硅制品种类,例如碳化硅密封环、碳化硅轴套、碳化硅轴、碳化硅防弹板等。 1 碳化硅密封环 碳化硅密封环主要运用到机械密封件上,动静环配套使用,外加上固定的配件就组成了机械密封件。它是密封件的核心部位,起到关键作用。 2 碳化硅轴套和轴 碳化硅轴套和轴可以用到磁力泵、高压釜上,它们相互配套使用,轴起到支撑作用,轴套密封在轴上,共同保证磁力泵等在高温下正常密封。 3 碳化硅防弹板 碳化硅防弹板是新型的产物,在国外已经很是流行。碳化硅防弹板硬度高、比重小、弹道性能好,广泛用于各种防弹车、装甲车,舰艇等防护防弹中 随着碳化硅制品的市场越来越大,客户的要求也越来越高,所以,出现的碳化硅制品种类越来越多。

碳化硅陶瓷工艺流程

碳化硅(SiC)陶瓷,具有抗氧化性强,耐磨性能好,硬度高,热稳定性好,高温强度大,热膨胀系数小,热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。因此,已经在石油、化工、机械、航天、核能等领域大显身手,日益受到人们的重视。例如,SiC陶瓷可用作各类轴承、滚珠、喷嘴、密封件、切削工具、燃汽涡轮机叶片、涡轮增压器转子、反射屏和火箭燃烧室内衬等等。 SiC陶瓷的优异性能与其独特结构密切相关。SiC是共价键很强的化合物,SiC中Si-C键的离子性仅12%左右。因此,SiC强度高、弹性模量大,具有优良的耐磨损性能。纯SiC 不会被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液侵蚀。在空气中加热时易发生氧化,但氧化时表面形成的SiO2会抑制氧的进一步扩散,故氧化速率并不高。在电性能方面,SiC具有半导体性,少量杂质的引入会表现出良好的导电性。此外,SiC还有优良的导热性。 SiC具有α和β两种晶型。β-SiC的晶体结构为立方晶系,Si和C分别组成面心立方晶格;α-SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体,其中,6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系。在温度低于1600℃时,SiC以β-SiC形式存在。当高于1600℃时,β-SiC缓慢转变成α-SiC的各种多型体。4H-SiC在2000℃左右容易生成;15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成;对于6H-SiC,即使温度超过2200℃,也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小,因此,微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。 现就SiC陶瓷的生产工艺简述如下: 一、SiC粉末的合成: SiC在地球上几乎不存在,仅在陨石中有所发现,因此,工业上应用的SiC粉末都为人工合成。目前,合成SiC粉末的主要方法有: 1、Acheson法: 这是工业上采用最多的合成方法,即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500℃左右高温反应制得。因石英砂和焦炭中通常含有Al和Fe等杂质,在制成的SiC中都固溶有少量杂质。其中,杂质少的呈绿色,杂质多的呈黑色。 2、化合法: 在一定的温度下,使高纯的硅与碳黑直接发生反应。由此可合成高纯度的β-SiC粉末。 3、热分解法: 使聚碳硅烷或三氯甲基硅等有机硅聚合物在1200~1500℃的温度范围内发生分解反应,由此制得亚微米级的β-SiC粉末。

碳化硅特性

碳化硅特性 碳化硅是一种人工合成的碳化物,分子式为SiC。通常是由二氧化硅和碳在通电后200 0℃以上的高温下形成的。碳化硅理论密度是3.18g/cm3,其莫氏硬度仅次于金刚石,在9.2 -9.8之间,显微硬度3300kg/mm3,由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点,被用于各种耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件,是一种新型的工程陶瓷新材料。纯碳化硅是无色透明的结晶,工业碳化硅有无色、淡黄色、浅绿色、深绿色、浅蓝色、深蓝色乃至黑色的,透明程度依次降低。磨料行业把碳化硅按色泽分为黑色碳化硅和绿色碳化硅2类。其中无色的至深绿色的都归入绿色碳化硅类,浅兰色的至黑色的则归入黑色碳化硅类。黑色和绿色这2种碳化硅的机械性能略有不同,绿色碳化硅较脆,制成的磨具富于自锐性;黑碳化硅较韧。 碳化硅结晶结构是一种典型的共价键结合的化合物,自然界几乎不存在。碳化硅晶格的基本结构单元是相互穿插的SiC4和CSi4四面体。四面体共边形成平面层,并以顶点与下一叠层四面体相连形成三维结构。SiC具有α和β两种晶型。β-SiC的晶体结构为立方晶系,Si和C分别组成面心立方晶格;α-SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体,其中,6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。α-SiC是高温稳定型,β-SiC是低温稳定型。β-SiC在2100~2400℃可转变为α-SiC,β-SiC可在1450℃左右温度下由简单的硅和碳混合物制得。在温度低于1600℃时,SiC以β-SiC形式存在。当高于1600℃时,β-SiC 缓慢转变成α-SiC的各种多型体。4H-SiC在2000℃左右容易生成;15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成;对于6H-SiC,即使温度超过2200℃,也是非常稳定的。常见的SiC多形体列于下表:

陶瓷材料烧结技术的研究进展

Material Sciences 材料科学, 2017, 7(6), 628-632 Published Online September 2017 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/1314523286.html,/journal/ms https://https://www.wendangku.net/doc/1314523286.html,/10.12677/ms.2017.76083 Research and Application on Sintering Technology of Ceramic Materials Haitao Zheng1, Tingting Pan2 1Harbin Aurora Optoelectronics Technology Co., Ltd., Harbin Heilongjiang 2Heilongjiang University of Finance and Economics, Harbin Heilongjiang Received: Sep. 3rd, 2017; accepted: Sep. 22nd, 2017; published: Sep. 28th, 2017 Abstract Advanced ceramic materials are widely used in aerospace, electronics, mechanical, biological, medical and other fields because of its fine structure and high strength, high hardness, high tem-perature resistant, corrosion resistance, wear-resisting property and a series of excellent features. The sintering technology of ceramic materials has an important influence on the structure and property of the material itself. This paper summarized the ceramic sintering mechanism, research progress and application, and indicated the future research direction. Keywords Sintering Technology, Mechanism, Research Development, Application 陶瓷材料烧结技术的研究进展 郑海涛1,潘婷婷2 1哈尔滨奥瑞德光电技术有限公司,黑龙江哈尔滨 2黑龙江财经学院,黑龙江哈尔滨 收稿日期:2017年9月3日;录用日期:2017年9月22日;发布日期:2017年9月28日 摘要 先进陶瓷材料由于其精细的结构组成及高强度、高硬度、耐高温、抗腐蚀、耐磨等一系列优良特性被广泛应用于航空航天、电子、机械、生物医学等各个领域。陶瓷材料的烧结技术对材料本身的结构及性能有着重要影响。本文对陶瓷材料的烧结机理、研究进展及应用进行了总结,并提出了今后的研究方向。

无压烧结碳化硅技术开发样本

铝工业用大型薄壁无压烧结碳化硅管状制品的研究开发 一、项目背景 随着世界经济的快速发展和材料制备技术的持续进步, 无压烧结SiC材料已经进入民用工业, 在汽车、冶金、轻工、化工等行业应用呈现扩大趋势, 对促进相关领域的技术进步、节能和环保的积极作用越来越明显。高性能无压烧结SiC材料已列入工信部发布的《装备制造业技术进步和技术改造投资方向( ) 》报告中, 是中国经济建设需要的高技术产品。 国际上, 铝、锌、镁等有色金属或合金熔体的加热更多的向能量可高效利用的内加热方式发展, 长管状内加热管采用大型薄壁无压烧结SiC材料的理念受到重视, 应用越来越普遍, 国外部分铝业公司在铝加工业过程中已经大量采用这种材料, 仅非州某一家铝业公司年需求长度 mm, 内径150-200mm, 壁厚8-10mm, 一端敞口、一端球形封闭的内加热管近支, 产值近 -3000万元人民币。中国原铝产量居世界第一, 铝加工业的技术进步受世界瞩目, 少数铝加工企业引进国外的整套加热设备中已经使用了这种大型无压烧结SiC内加热管, 该材料是国产化先进加热设备重要的关键部件, 但当前国内尚不能生产该类产品, 只能依赖进口, 国内企业对这种高技术材料的需求较为迫切。总之, 这种大型薄壁无压烧结SiC管状制品的国内外市场前景极好。 本项目拟经过与中国科学院上海硅酸盐研究所合作研究开发, 解决大型薄壁无压烧结SiC管状制品工业化制备的关键技术, 掌握并稳定该材料的生产技术, 实现批量生产。项目实施成功后, 研制的高性能产品将极大地丰富我院碳化硅产品种类, 优化我院碳化硅产品结构, 进一步提升我院在铝工业的服务水平。 二、国内外研究现状及我院研发基础 国内外对无压烧结SiC陶瓷材料进行了大量的研究开发, 已有大量的产品用于民用和军工工业。世界500强之一的圣戈班( SAINT-GOBAIN) 公司是当前先进SiC

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