【正文】 licon carbide ceramic matrix posite (Cp/SiC) was synthesized via mechanochemical bination of pressureless sintering and characterized by XRD and SEM. Then we analysed that the different carbon content of C / SiC ceramic sintered had an influence on the rate of body shrinkage, density, bending strength, microhardness,fracture toughness and machinability mechanical the same time,we established the fuzzy prehensive evaluation model through the fuzzy mathematical theory. and try to predict the machinability of ceramic via the physical and mechanical properties,such as the fracture toughness, hardness and bending strength and so results were as follows:① The silicon carbide’ crystal of the C / SiC posite ceramics has transformed,and the crystallinity of αSiC is better than βSiC after sintering.② when the carbon content is 10%, the microstructure of C / SiC posite ceramics is the most dense, and the bination of carbon and silicon carbide is better in the range of 0 to 20% within the study area.③ With the increase of carbon content, the density of C / SiC sintered , the rate of volumetric shrinkage, and bending strength all gradually decreased. ④ With the increase of carbon content, the machinability of Cp/SiC gradually strengthened. Key words: Cp/SiC， Hightemperature glass fixture， machinability mechanical properties 某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目 錄 第一章 緒論 ................................................... 1 陶瓷材料概述 ............................................... 1 SiC 材料的性質(zhì)極其應(yīng)用 .................................... 1 碳 碳化硅 復(fù)合陶瓷材料 ..................................... 1 項(xiàng)目研究背景 .................................................. 2 玻璃行業(yè)夾具材料現(xiàn)狀 ...................................... 2 作為玻璃夾具材料的 條件要求 ................................ 2 SiC 材料在玻璃行業(yè)的應(yīng)用前景 .............................. 3 陶瓷的機(jī)加工方法 .............................................. 3 陶瓷材料可加工性的表征與影響因素 .............................. 5 陶瓷材料可加工性的表征與評(píng)估 ............................. 5 陶瓷材料機(jī)加工損傷的表征 ................................. 6 影響陶瓷材料可加工性的因素 ............................... 7 陶瓷機(jī)加工機(jī)理 ................................................ 8 研究的目的和意義 .............................................. 8 第二章 實(shí)驗(yàn) .................................................. 10 實(shí)驗(yàn)所用原料及儀器 ........................................... 10 原料及其性能指標(biāo) ......................................... 10 實(shí)驗(yàn)所用儀器及用途 ...................................... 11 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 ..................................................... 11 混料 ..................................................... 11 干燥 ..................................................... 12 成型 .................................................... 12 樣品燒結(jié) ................................................ 12 密度測(cè)量 ................................................ 13 試樣的磨切 .............................................. 13 力學(xué)性能檢測(cè) ............................................. 14 機(jī)加工測(cè)試 .............................................. 14 某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 第 3 章 結(jié)果與討論 ............................................ 15 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ................................................. 15 C/SiC 復(fù)相陶瓷的 XRD 物相組成分析 ......................... 15 C/SiC 復(fù)相陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)分析 ............................. 16 碳含量對(duì) C/SiC 復(fù)相陶瓷密度的影響 ........................ 16 碳含量對(duì) C/SiC 復(fù)相陶瓷體收縮率的影響 ..................... 17 碳含量對(duì)陶瓷抗彎強(qiáng)度的影響 ............................... 18 碳含量對(duì)陶瓷顯微硬度和斷裂韌性的影響 .................... 18 數(shù)學(xué)建模分析 ................................................. 20 模糊評(píng)價(jià) 模型的建立 ...................................... 20 模型求解 ................................................ 21 解決方法 ................................................ 23 第四章 結(jié)論 .................................................. 24 致 謝 ....................................................... 25 參考文獻(xiàn) ..................................................... 26 附錄 外語(yǔ)文獻(xiàn)原文 ............................................ 28 譯文 ........................................................ 39 某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第一章 緒論 SiC 陶瓷材料概述 SiC 材料的性質(zhì)極其應(yīng)用 SiC 是 擁有 極強(qiáng)共價(jià)鍵的化合物，共價(jià)鍵 成分 大約 占 88%； SiC 鍵強(qiáng)度極高，鍵長(zhǎng) 大約 為 。 由于 SiC 陶瓷材料的 高硬度，是常見(jiàn)的磨料之一， 因而 可以制作砂輪和各種磨具；由于它的彈性模量高和密度低 ，保證 了它 擁 有很高的比 剛度， 因而可作為高科技 領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)材料； 由于其 導(dǎo)熱系數(shù)高、熱穩(wěn)定性 和 化學(xué)穩(wěn)定性好， 因而 常用作化工泵的耐磨、 抗 腐蝕密封 部 件；由于它的熱膨脹系數(shù) 幾乎 可以與 Si 和 GaAs 相 比 ，一些 SiC陶 瓷 亦 可用于封裝電子材料；由于碳和硅 的 原子序數(shù) 都比較低 ， 因而 SiC 陶瓷材料 可以 作為 原子反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料； SiC 陶瓷材料還可用于高溫結(jié)構(gòu)材料 等國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中的許多領(lǐng)域 [1]。具有密度低、耐磨、抗氧化性及抗熱震性好等特點(diǎn)，使用溫度可達(dá) 1000℃ 以上。同時(shí)，隨著玻璃制瓶和器皿業(yè)的高速發(fā)展，玻璃瓶罐的生產(chǎn) 開(kāi)始以 高速和輕量化 為 方向發(fā)展， 導(dǎo)致用于 玻璃模具 的 材 料 日益受到重視，尤其 是一些合資 或 三資企業(yè)的生產(chǎn)玻璃 瓶罐 的 廠家， 由于 引進(jìn) 了 國(guó)外先進(jìn)的生產(chǎn)線 用于 制瓶， 因而 對(duì)玻璃模具的質(zhì)量 有了 更高的要求，對(duì)玻璃模具材 料 的要求也 逐漸嚴(yán)格 。因此需要研究開(kāi)發(fā)一種既具有碳材料良好的可加工性又具有 SiC 材料良好的耐磨性、抗氧化性等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合材料來(lái)替代現(xiàn)有石墨材料，解決目前高溫玻璃夾具的難題 [3]。因?yàn)閵A具在高溫環(huán)境中使用，因此要求工業(yè)玻璃部件燒制過(guò)程中的夾具材料必須耐 900℃ ～ 1100℃ 高溫； （ 4）工高溫環(huán)境下不與玻璃發(fā)生粘結(jié)、抗氧化性、導(dǎo)熱性、耐磨性良好； （ 5）夾具使用壽命達(dá) 500～ 1000 個(gè)周期； （ 6）力學(xué)性能：抗彎強(qiáng)度為 100MPa～ 180Mpa，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。如果能改善 SiC 陶瓷的機(jī)加工性和其與玻璃的粘結(jié)性，將在玻璃行業(yè)中有廣闊的發(fā)展前景，并能推動(dòng)整個(gè)陶瓷行業(yè)的發(fā)展。機(jī)加工主要 包括 對(duì)陶瓷材料進(jìn)行 的 車(chē)削、切削、磨削、鉆孔等 加工技術(shù) 。研究 顯示 ：陶瓷材料可以 用 放電加工 進(jìn)行加工的條件是 陶瓷 /陶瓷或金屬 /陶瓷復(fù)合材料的電阻 值比 100Ω 在 加工過(guò)程中 ，由于 模具 沒(méi)有 與工件 發(fā)生 直接接觸，故 沒(méi)有 機(jī)械應(yīng)力作用 在 材料 的 表面 上 ，因此 ，放電加工 屬于一種較 理想的 用于 加工脆 性高 、 極 硬陶瓷材料 首選 方法，但放電加工 不適應(yīng)于不導(dǎo)電材料。工程陶瓷 材料一般 為硬 度高 、強(qiáng) 度 高材料 ，單 純 利用 水射流加工 ，大約要用 700～ 1000MPa 的高壓， 這在實(shí)驗(yàn) 中 都較 難實(shí)現(xiàn)， 單 磨料水射流 卻 可 以較快提高沖擊能 量 。 （ 4）超聲波加工 利用工具（模具） 引起 超聲波， 進(jìn)而使 陶瓷元件和工具間的磨料懸浮液 震動(dòng) ， 對(duì)元件 進(jìn)行 沖擊和拋磨 的加工技術(shù)叫 超聲波（ 即 振動(dòng) 的 頻率 大于 16000 次 /s 的振動(dòng)波）加工。由于 在 加工 時(shí)， 作用在元件上的力 不大 ，在 材料表面 上 產(chǎn)生 的 機(jī)械應(yīng)力 很 小， 因而 對(duì)材料的 傷害 小、表面粗糙度 較 好。 于 陶瓷材料上制作微結(jié)構(gòu) ， 進(jìn)行微鉆孔、微切割 ，也可 通過(guò) 激光加工 實(shí)現(xiàn) 。加工裝置集成了一種紅外光纖 激光。 準(zhǔn)確 定量表 達(dá) 材料 機(jī) 加工的 困難 度很難。 Boccaccini 采用 用脆性指數(shù) (B)做 為評(píng) 估 材料 機(jī) 加工性的參數(shù)，如式 (11)。 VICHKM ?? 硬度斷裂韌性）可加工指數(shù)（ （ 12） 12 中， KIC表示 陶瓷 抵抗斷裂的能力；硬度 Hv 表示 陶瓷反 抗變形的能力。 P 值越 大 ，材料的 機(jī) 加工性越 差 。 當(dāng) 材料的 Kr1 時(shí) ， 材料的 切削加工性比 45鋼好； 當(dāng) 材料的 Kr1,材料的 切削加工性比 45鋼 低 。本方法 是一種 高效 率 、簡(jiǎn) 單 、成本 低廉 的評(píng)估 陶瓷磨削加工性能 的方式 。 Ah 等先