重結(jié)晶碳化硅凝膠注模成型工藝及其性能研究原創(chuàng)學(xué)術(shù)論文-文庫吧
2024-12-29 19:51 本頁面
【正文】 ven Instruments Corp, USA)測定碳化硅在有機(jī)單體介質(zhì)中的Zeta電位；流變性使用德國MCR300高級擴(kuò)展式旋轉(zhuǎn)粘度儀測試。體積密度是根據(jù)阿基米德原理采用壓汞法對試樣進(jìn)行測試。利用SJIA三軸剪力儀采用三點彎曲梁法測量試樣的抗彎強(qiáng)度，試樣尺寸為36mm6mm5mm，跨距為30mm。采用日本S450掃描電鏡觀察燒結(jié)體的斷口形貌。圖1 RSiC凝膠注模成型工藝流程有機(jī)單體溶液分散劑 SiC粉體SiC懸浮體注 模凝膠化脫模、干燥排膠與燒結(jié)引發(fā)劑催化劑3 結(jié)果與討論 碳化硅懸浮體的膠體分散特性Zeta電位是反映粒子膠態(tài)行為的一個重要參數(shù)，粒子表面荷電基團(tuán)的微小變化將引起粒子Zeta電位的改變。它可有效表征不同 pH值條件下懸浮體中SiC顆粒相互排斥能，因此可通過對懸浮體中懸浮粒子Zeta電位的測定來確定濃懸浮體的最佳pH值和表征分散劑的作用效果。實驗選定有機(jī)單體預(yù)配液為介質(zhì)，在100mL預(yù)配液中加入5g SiC粉分別制得兩份測定液：一份測其在預(yù)配液中的Zeta電位；.%分散劑TMAH后測其Zeta電位。圖2示出SiC粉體及其加入分散劑后的Zeta電位變化曲線。由圖2可知SiC在預(yù)配液中的等電點(IEP)為pH=。當(dāng)pH，粒子表面正電荷位密度高于負(fù)電荷位密度，結(jié)果粒子表面顯示正電性；當(dāng)pH，粒子表面正電荷位密度低于負(fù)電荷位密度，結(jié)果粒子表面顯示負(fù)電性，并且隨著介質(zhì)pH值升高，其負(fù)電性增加。加入分散劑TMAH后， mV；與不加分散劑時相比， Zeta電位的絕對值提高了近20 mV。按照膠體化學(xué)理論[8]： 式中：ε、α為常數(shù)，VR為斥力勢能；ψo(hù)為顆粒表面電位；k1為擴(kuò)散層厚度；Ho為顆粒之間最短距離?？梢奦R是正比于ψo(hù)2，即分散劑的加入可以使顆粒間的排斥力大幅度增加，固相顆粒表面Zeta電位絕對值升高,使SiC粉體的等電點相應(yīng)降低。實驗表明在pH=，此時漿料具有最佳的分散性。圖2 分散劑加入前后SiC粉體的Zeta 電位與pH的關(guān)系 碳化硅懸浮體的沉降行為含有部分粗顆粒的碳化硅懸浮體中粒子間的作用力除范德華力和靜電引力外，還表現(xiàn)在粒子本身的重力。為了考察高固相體積分?jǐn)?shù)時含有粗顆粒粉體的碳化硅懸浮體的穩(wěn)定性，做了沉降實驗。圖3給出了在不同時間內(nèi)不同固相體積分?jǐn)?shù)的碳化硅懸浮體的沉降曲線。其中，相對沉降高度（Relative Sedimentation Height,RSH）是混濁懸浮體的高度（指上清液與下層混濁層的分界限，包括穩(wěn)定漿料和沉降層）與懸浮體的總高度之比。顯然，在一定的沉降時間里，較大的RSH值意味著懸浮體具有較好的穩(wěn)定性；較小的RSH值說明沉降較快，具有比較差的穩(wěn)定性。因為具有較小RSH值的懸浮體對應(yīng)于較大的沉降體積和疏松的沉降體，懸浮粒子通過自身重力下沉或產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，因而穩(wěn)定性較差；而具有較大RSH值的懸浮體對應(yīng)于較小的沉降體積和密實的沉降體，在高固相體積分?jǐn)?shù)時顆粒之間相互緊靠，具有較高的密排堆積。因而懸浮粒子分散良好，穩(wěn)定性較好。圖3 不同體積分?jǐn)?shù)的碳化硅懸浮體在不同時間的沉降曲線實驗結(jié)果表明，當(dāng)碳化硅懸浮體靜置6小時時，固含量從5 Vol.%到70 Vol.%，即固含量為70 Vol.% 的碳化硅懸浮體沒有發(fā)生明顯沉降；當(dāng)靜置12小時、24小時和36小時時，碳化硅懸浮體RSH值同樣表現(xiàn)為隨固含量的不斷增大而逐漸增大的趨勢，所不同的是靜置時間越長，沉降越慢,尤其是高固相體積分?jǐn)?shù)的懸浮體沉降高度相差很小。如圖可見靜置12小時時固含量為60 Vol.%（）以上的碳化硅懸浮體就已經(jīng)沒有明顯地沉降了。因此，在固相體積分
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