高性能碳化硅的成型及烧结工艺研究

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本论文以国产亚微米级SiC粉体为原料,通过粉体预处理、分散剂表面改性,制备出高固含量、低粘度的SiC水基浆料。对改性后粉体的粒度,测试浆料的粘度、悬浮稳定性进行了分析测定,根据实验结果,确定粉体采用碱洗的方式即可有效打开团聚,添加0.1wt%的羧甲基纤维素(CMC)作为分散剂,氨水调pH至9.5~11之间,制备出固相含量53vol%、粘度300~450mPa·S的SiC稳定浆料,并成功注浆;四甲基氢氧化铵(TMAH)代替浓氨水添加至CMC-SiC浆料中,粘度明显下降,TMAH-CMC对SiC浆料的分散效果更好。氧化铝-氧化钇作烧结助剂,注浆成型SiC坯体进行无压烧结,并对SiC陶瓷的失重率、致密度、硬度、显微形貌等进行了测试分析。研究表明,烧结温度和烧结助剂对材料的失重率、致密性、硬度等性能影响较大,在1950℃、烧结助剂添加量为wt10%时,SiC陶瓷的致密度达到98.9%,维氏硬度为29.6GPa。实验还采用凝胶注模成型工艺烧结制备了SiC陶瓷,探索了获得高强度坯体的具体工艺参数,对坯体干燥的线收缩率、抗弯强度以及SiC陶瓷的致密度和抗弯强度进行了测试。结果表明,真空脱气过程对坯体影响显著;在单体15wt%、交联剂2.5wt%、引发剂0.1wt%的配方下可获得抗弯强度为28.3MPa的均匀坯体;当烧结温度为2000℃,氧化铝-氧化钇添加量为10wt%时,陶瓷的致密度为89.1%,抗弯强度为238.6MPa。
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