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-全文預(yù)覽
【正文】 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。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。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。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。與其它精密陶瓷的凝膠注模成型工藝不同之處是在實驗過程不需要球磨這一環(huán)節(jié)[7]。 工藝流程實驗中重結(jié)晶碳化硅的凝膠注模成型工藝流程如圖1所示。2 實驗方法 原料和試劑本實驗所用碳化硅粉由沈陽星光陶瓷有限公司提供，原料是由碳化硅的粗粉與細(xì)粉采用合理級配混合處理而得， ，主要雜質(zhì)有Si、O、 C 及微量Fe，表1示出SiC粉體的化學(xué)成分。該法是將陶瓷粉料分散于含有有機(jī)單體和交聯(lián)劑的水溶液中制備出低粘度高固相體積分?jǐn)?shù)的濃懸浮體，然后加入引發(fā)劑和催化劑，陶瓷粉料中的有機(jī)單體在交聯(lián)劑、引發(fā)劑和催化劑的共同作用下，可以形成相互交聯(lián)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物，使?jié)鈶腋◇w形成凝膠而原位固化，從而獲得密度高、均勻性好、強(qiáng)度高的坯體。結(jié)果表明，選用適量的分散劑TMAH調(diào)整漿料pH=.%的SiC濃懸浮體。著重討論了SiC粉體的分散性、懸浮體的流變性、沉降行為以及燒結(jié)機(jī)理。關(guān)鍵詞：凝膠注模成型；重結(jié)晶碳化硅(RSiC)；流變性；沉降行為9 1 引言凝膠注模成型(Gelcasting) [12 ]首先發(fā)明的一種陶瓷凈尺寸成型技術(shù)，是九十年代以來出現(xiàn)的一種最新的膠態(tài)成型工藝。本文通過對含有粗顆粒碳化硅（~250mm）的濃懸浮體的流變性、粉體的分散性和沉降實驗等的研究，以期制備出高固相體積分?jǐn)?shù)、低粘度，又具有良好穩(wěn)定性和流動性的碳化硅濃懸浮體，并澆注出形狀復(fù)雜、均勻致密、高強(qiáng)度的坯體；在2450℃，氬氣氛中進(jìn)行燒結(jié)后獲得重結(jié)晶碳化硅高溫材料，并測試分析坯體和燒結(jié)體的性能、燒結(jié)機(jī)理及顯微結(jié)構(gòu)特點。所有試劑均為分析純。加入少量引發(fā)劑和催化劑后立即注模，在60~80℃烘箱中凝膠化得到坯體，干燥到一定程度后排膠燒結(jié)可獲得重結(jié)晶碳化硅高溫材料。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。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。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。實驗表明在pH=，此時漿料具有最佳的分散性。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。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。圖4給出了分散劑TMAH的加入量對濃懸浮體粘度的影響。當(dāng)分散劑的加入過量時，也只能增加液相中的聚電解質(zhì)的含量，增加液相的粘度。圖5 不同固相體積分?jǐn)?shù)碳化硅懸浮體
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