【正文】 采用壓痕法在 SiN和玻璃 當(dāng)中 中引入縱向和橫向裂紋， 最后 采用超聲和熱波檢測的方 式檢某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 測這些裂紋， 再對 材料的表面形貌 運(yùn) 用光學(xué)顯微鏡 進(jìn)行 觀察 分析 。 （ 2）材料的結(jié)構(gòu) 材料在 切屑 等機(jī)加 械加 工過程中 發(fā)生 的各種 磨損 形式， 包括 ：晶 體 內(nèi)部的孿晶、滑移 及 晶間 微 微裂， 一 般受 陶瓷材料 的 熱力學(xué)性能 和陶瓷 本身的物理 性能決定 ， 關(guān)鍵在于陶瓷材料的成分和顯微結(jié)構(gòu) 。實驗表明：純柱狀 β Si3N4結(jié)晶體的可加工性能最佳 [19]。 例如 β Si3N4和 α Si3N4 Hv的值 分別為 、 ， 即使力學(xué)性能也會有所不同 ,因而 組 成不同以及發(fā)生 相變 都 會影響材料的 機(jī) 加工性。因此，在可加工陶瓷中，長、短裂紋對材料性能所起的作用不同，所處的應(yīng)力狀態(tài)也不同。一般來說，可加工陶瓷的臨界裂紋尺寸約為微米級，當(dāng)陶瓷中可加工相的尺寸低于此臨界值時，對材料的強(qiáng)度影響不大，而在此前提下，可適當(dāng)增加可加工相含量，提高其可加工性能。所以本實驗采用納米炭黑為增強(qiáng)體，達(dá)到改善 SiC 陶瓷機(jī)加工性能的目的 [14]。因此需要研究開發(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)點的復(fù)合材料來替代現(xiàn)有石墨材料，解決目前高溫玻璃夾具的難題。目前國內(nèi)已有幾家玻璃制造公司提出了應(yīng)用需求[15]。 本實驗主要結(jié)合玻璃工業(yè)中對材料的特殊需求：要求工業(yè)玻璃部件燒制過程中的支座材料必須耐 980℃ 高溫，同時與玻璃部件不能粘結(jié)，還希望有一定強(qiáng)度，可以反復(fù)使用，可以很容易地加工成復(fù)雜的形狀等特殊要求進(jìn)行研究。同時運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，以材料的物理、力學(xué)性能為依據(jù)，提出了一種對可加工陶瓷材料可加工性進(jìn)行綜合評判的方法。 某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 第二章 實驗 實驗所用原料及儀器 原料及其性能指標(biāo) 本實驗的 SiC顆粒是寧夏機(jī)械研究院提供的沒經(jīng)過造粒的亞微米級α SiC粉體，純度 ≥ 97%， D50= 級配合理。7 DBP 吸收值 (105m3/kg) 102177。 （ 5）碳化硼：作為燒結(jié)助劑，改善材料燒結(jié)性能，提高材料斷裂韌性及強(qiáng)度 [18]。 實驗所用儀器及用途 實驗中用到的儀器見 表 23。 表 24 實驗配方 序號 C% SiC/g C/g 乙醇 /mL 水 /mL B4C/g Darvanc/g 油酸 /ml 磨介 1 0 300 0 195 105 3 3 600 2 10 270 30 195 105 3 3 600 3 15 255 45 195 105 3 3 600 4 20 240 60 195 105 3 3 600 成型 本實驗采用干壓法制備 C/SiC 復(fù)合陶瓷的坯體。 用塑料膜 將試樣包裹，按實驗室默認(rèn)條件加壓、保壓后取出，要注意隨時編號，以免混淆。具體燒結(jié)工藝見圖 11。 (2) 用劃片切割機(jī)將塊切為標(biāo)準(zhǔn)試樣，即 3mm 4mm 條狀，用以作抗彎強(qiáng)度。 （ 2） 硬度和斷裂韌性的測定：使用多能磨拋機(jī)將試樣進(jìn)行拋光，使其成鏡面狀。 （ 2） 運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，以材料的物理、力學(xué)性能為依據(jù)，提出了一種對可加工陶瓷材料可加工性進(jìn)行綜合評判的方法。而且在加入碳后，與純 SiC 相比，樣品的α SiC 峰變強(qiáng)。 (a)純 SiCSEM 照片 （ b）含碳 10%的 C/SiC SEM 照片 （ c）含碳 15%的 C/SiC SEM 照片 （ d）含碳 10%的 C/SiC SEM 照片 圖 32 含碳量對 C/SiC 復(fù)相陶瓷微觀形貌的影響 從圖 32（ a） 可以看出純 SiC 的顆粒尺寸大約為 2um，顆粒大小分布較為均為。 碳含量對 C/SiC 復(fù)相陶瓷密度的影響 圖 33 為 C 含量對 C/SiC 復(fù)相陶瓷的密度的影響。 某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 222 .52 .62 .72 .82 .93 .03 .13 .2CP/SiC燒結(jié)體密度g/cm3碳含量（%）圖3 3 碳含量對C p / S i C 燒結(jié)體密度的影響 碳含量對 C/SiC 復(fù)相陶瓷體收縮率的影響 圖 34 為碳含量對 C/SiC 復(fù)相陶瓷體 收縮率的影響。 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22020406080100120140160180200Cp/SiC復(fù)相陶瓷抗彎強(qiáng)度/MPa圖35 碳含量對Cp/SiC復(fù)相陶瓷抗彎強(qiáng)度的影響碳含量（%） 從圖中可以看出，純 SiC 的抗彎強(qiáng)度值較高，但隨著碳含量的增加，復(fù)相陶瓷抗彎強(qiáng)度逐漸降低。 碳含量對陶瓷顯微硬度和斷裂韌性的影響 通過打磨含碳量為 15%和 20%的陶瓷樣品發(fā)現(xiàn)，由于碳含量偏高，表面無法將其打成鏡面，導(dǎo)致陶 瓷顯微硬度和斷裂韌性無法測量。相比之下， （ d） 孔徑大，孔洞深。即隨著碳含量的增加，復(fù)合陶瓷機(jī)加工性逐漸增強(qiáng)。但對于陶瓷材料還沒有一種全面考慮各個影響因素的可加工性評價方法，一般借鑒金屬材料的評判方法評測。模糊綜合評價是對受多種因素影響的事物做出全面評價 的一種十分有效的多因素決策方法，其特點是評價結(jié)果不是絕對的肯定和否定，而是以一個模糊集合來表示。 設(shè) U={u u u3? un}是材料的物理、力學(xué)性能參數(shù)值的集合。即 V={v v v v v5}={已加工、較易加工、適中、較難加工、難加工 }。某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 有所得單因素評判結(jié)果 Ri可構(gòu)成如下矩陣： ??????????????n21R RR?R????????????nnnnnrrrrrr1211222111211rrr??????? (31) 通過隸屬度函數(shù) Gaussian 型隸屬函數(shù)222 )(),( ?? cxecxF ???[20]（ σ和 c 是隸屬度函數(shù)的兩個特征參數(shù)）來，將實驗所得數(shù)據(jù)及特征參數(shù)代入 ,計算出 ui對 vj的隸屬度 rij，進(jìn)而可以計算出單因素評判矩陣 R。一般權(quán)重集中各數(shù)值具有歸一性和非負(fù)性，且1wn1i i ??? 。其計算公式為 )bbb(? ， E={2， 1， 0， 1， 2}。例如表 1。即 },{ EKHvU IC? 。文獻(xiàn)顯示，隨著 LaPO4含量的增加， YTZP/LaPO4陶瓷機(jī)加工性逐漸增加。根據(jù)可加工陶瓷與機(jī)加工性能之間的關(guān)系，選擇的隸屬函數(shù)為： σ 和 ci（ i=1,2,3,4,5） 分別為隸屬度函數(shù)所對應(yīng)的函數(shù)特征參數(shù)，其值見表 33。③ 隸屬度函數(shù)特征值的計算未完全理解清楚。如果能完善模型，設(shè)計出相應(yīng)軟件，將對材料研究產(chǎn)生一定的 推動作用。 （ 2） 由于陶瓷材料的性能數(shù)據(jù)符合典型的正態(tài)分布，所以可優(yōu)先嘗試采用正太分布函數(shù)為隸屬度函數(shù)。 但 由于時間等 諸多因素，本次實驗只得出以下結(jié)論： 1) 燒結(jié)后的 C/SiC 復(fù)相陶瓷中含有碳，而且 SiC 發(fā)生了晶型轉(zhuǎn)變，并且 α SiC比 β SiC 的結(jié)晶度更好。碳含量為 10%的 C/SiC燒結(jié)體的抗彎強(qiáng)度能滿足高溫玻璃夾具使用要求（抗彎強(qiáng)度均大于 100MP） 。如果僅憑自己獨(dú)立完成，似乎只是天方夜譚。此外，要感謝實驗室的各位老師在實驗實施及操作方面給予我的幫助。 某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 參考文獻(xiàn) [1]阪口美喜夫，星田浩樹，井上啟作 .玻璃成型模具用陶瓷 .中國專利，公開號： CN 1785902A [2] Naslain R. CVI :Warren Matrix Composites. 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