【正文】 度分布可控性、粒子幾何形狀規(guī)一性、是否易于收集、粉體團(tuán)聚程度、熱穩(wěn)定性六個(gè)方面加以評(píng)價(jià)。 冷卻液的選擇及加工磨削加工陶瓷材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量磨削熱, 工作區(qū)溫度可高達(dá)1000 度。 磨削參數(shù)的選擇 磨削參數(shù)的選擇直接關(guān)系到陶瓷環(huán)的表面加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。根據(jù)上述比較綜合，為達(dá)到本設(shè)計(jì)要求，所以采用無(wú)壓燒結(jié)。就耐高溫性能比較來(lái)看，當(dāng)溫度低于900℃時(shí)，幾乎所有SiC陶瓷強(qiáng)度均有所提高；當(dāng)溫度超過(guò)1400℃時(shí)，反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷抗彎強(qiáng)度急劇下降。1400—1600℃燒結(jié)溫度低；收縮率為零；多孔質(zhì)，強(qiáng)度低；殘留游離硅多（8%15%），影響性能熱壓燒結(jié)添加B+C、B4C、BN、AL、AL2OALN等燒結(jié)，助劑，一面加壓，一面燒結(jié).19502100℃2040MPa密度高，抗彎強(qiáng)度高；不能制備形狀復(fù)雜制品；成本高常壓燒結(jié)添加B、C、AL+B+C、AL2O3+Y2O3等燒結(jié)助劑的胚體，在惰性氣氛進(jìn)行固相或液相燒結(jié)20002200℃能制備出各種形狀復(fù)雜制品；強(qiáng)度較高；純度高，耐蝕性；燒結(jié)溫度高（缺點(diǎn)）高溫?zé)岬褥o壓燒結(jié)將陶瓷粉料或陶瓷素胚，經(jīng)包封后放入高溫?zé)岬褥o壓裝置中，在高溫高壓（各方向均勻加壓）下燒結(jié)2000℃左右高密度，高強(qiáng)度；燒結(jié)溫度低，燒結(jié)時(shí)間縮短 表32 不同燒結(jié)方法制得的SiC制品的性質(zhì)性質(zhì)熱壓SiC常壓燒結(jié)SiC反應(yīng)燒結(jié)SiC密度/g/cm3 氣孔率/%1 2 1 硬度/HRA94 94 94抗彎強(qiáng)度/MPa,室溫 989 590 490抗彎強(qiáng)度/MPa,1000℃ 980 590 490抗彎強(qiáng)度/MPa,1200℃ 1180 590 490斷裂韌性/() 韋伯模數(shù) 10 15 15彈性模量/GPa 430 440 440熱導(dǎo)率/﹝W/()﹞ 6 84 84熱膨脹系數(shù)/(106/℃) 實(shí)驗(yàn)方案討論：采用無(wú)壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)的SiC陶瓷具有各自的性能特點(diǎn)。1988年，Dutta以B和C為燒結(jié)助劑，僅在1900℃下，即通過(guò)HIP工藝獲得理論密度達(dá)98%的碳化硅材料。熱壓燒結(jié)時(shí)間短、燒結(jié)溫度相對(duì)較低；燒結(jié)助劑量少，可制得高密度產(chǎn)品；生產(chǎn)效率低，只能生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單的制品。因此，反應(yīng)燒結(jié)碳化硅的使用溫度限制在1350℃。同時(shí)，反應(yīng)燒結(jié)工藝可以將制品的加工余量控制在最小范圍，使的加工成本大為降低。因此，為保證滲Si的完全，素坯應(yīng)具有足夠的孔隙度。 （2） 反應(yīng)燒結(jié)SiC的反應(yīng)燒結(jié)法最早在美國(guó)研究成功。其特點(diǎn)是無(wú)需外加壓力使碳化硅實(shí)現(xiàn)致密化(致密化有兩中途徑：固相燒結(jié)和液相燒結(jié))，因此對(duì)制品的形狀沒(méi)有限制，可以與各種成型方法配合，是最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的的制備碳化硅的方法。本實(shí)驗(yàn)選用無(wú)壓燒結(jié)的方法，該法燒結(jié)的SiC陶瓷產(chǎn)品相對(duì)密度可達(dá)96%以上，而且燒結(jié)前后制品不發(fā)生過(guò)量的塑性變形，制備工藝可控性高。為了降低燒結(jié)溫度一般采用YAG為SIC的燒結(jié)添加劑。固相燒結(jié)的SIC，晶界較為“干凈”，基本無(wú)液相生成，晶粒在高溫下很容易長(zhǎng)大，因此它的強(qiáng)度和韌性一般都不高，,但晶界“干凈”高溫強(qiáng)度并不隨溫度的升高而變化，一般用到1600℃時(shí)強(qiáng)度仍不發(fā)生變化。然而，在SiC中加B和B的化合物，B在晶界選擇性偏析，部分B和SiC形成固溶體，降低了SIC的晶界表面能γG，使γG /γs減小，增大了燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)了燒結(jié)。 碳化硅的無(wú)壓燒結(jié)可分成固相燒結(jié)和液相燒結(jié)兩種。在相鄰粒子間只形成頸部，不發(fā)生收縮（Popper和Davies1962）。此法最大優(yōu)勢(shì)在于易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,所以在工業(yè)生產(chǎn)中得到較大的應(yīng)用。漿料通過(guò)低噴式壓力噴嘴霧化, 按混流方式與熱空氣混合并被干燥形成顆粒粉料。本方案通過(guò)以下制備工藝，制備出滿(mǎn)足以上要求的碳化硅陶瓷密封環(huán)。 氮化硅陶瓷的用途 表11 碳化硅陶瓷的主要用途工業(yè)領(lǐng)域使用領(lǐng)域主要用途性能特點(diǎn)石油高溫液高壓摩擦噴嘴、軸承、閥片、密閉件耐磨損抗腐蝕化學(xué)強(qiáng)酸強(qiáng)堿氧化高溫密封件、軸承、泵套筒管道耐磨損、抗腐蝕宇航高溫燃燒室部件、渦輪轉(zhuǎn)子燃?xì)鈾C(jī)葉片、火箭噴嘴、火箭燃燒室內(nèi)襯低摩擦、高強(qiáng)度、耐熱沖擊、高熱穩(wěn)定性耐腐蝕汽車(chē)油摩擦閥系列元件低摩擦、耐磨損鋼鐵高溫空氣燃燒嘴耐高溫、耐腐蝕造紙紙漿廢液紙漿密封件、軸承、套筒低摩擦、耐磨損耐腐蝕電子散熱集成電路基板、封裝材料高熱導(dǎo)、高絕緣機(jī)械研磨滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)內(nèi)襯泵零件、噴砂嘴、軸承閥耐磨損、耐腐蝕、高硬度、低摩擦激光高溫反射屏高剛度、高穩(wěn)定性核能含硼高壓水密閉件、軸套耐輻射加工成型過(guò)程拉絲模耐磨損、耐腐蝕硅酸鹽高溫電爐發(fā)熱體高熱穩(wěn)定性冶金高溫?zé)峤粨Q器耐高溫 本方案的目的及意義 碳化硅陶瓷的耐化學(xué)腐蝕性好、強(qiáng)度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數(shù)小，且高溫力學(xué)性能(強(qiáng)度、抗蠕變性等)是已知陶瓷材料中最佳的。4H、6H屬于六方晶系，在2100℃和2100℃以上是穩(wěn)定的；15RSIC為菱面（斜方六面）晶系，在2000℃以上是穩(wěn)定的。 SiC結(jié)晶形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)碳化硅是共價(jià)鍵非常強(qiáng)的化合無(wú)，其晶體結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單元是SiC4和SiC4配位四面體，通過(guò)定向的強(qiáng)四面體SP鍵結(jié)合在一起，并有一定程度的極化。在碳化硅生產(chǎn)中，關(guān)注生產(chǎn)制造的綠色、低碳化。碳化硅是光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)——晶硅片生產(chǎn)過(guò)程中的專(zhuān)用材料，受光伏行業(yè)發(fā)展的帶動(dòng)，碳化硅行業(yè)通過(guò)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)和下游需求的擴(kuò)展帶來(lái)了一些機(jī)會(huì)。尤其是高性能工程陶瓷、用以高端的研磨粉等產(chǎn)品的供應(yīng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有滿(mǎn)足，核心技術(shù)大多仍由日本控制。北方民族大學(xué)課程 設(shè)計(jì)報(bào)告　　系（部、中心） 材料科學(xué)與工程學(xué)院 姓 名 學(xué) 號(hào) 專(zhuān) 業(yè) 同組人員 　課程名稱(chēng) 設(shè)計(jì)題目名稱(chēng) 起止時(shí)間　 　 成 績(jī) 　 指導(dǎo)教師簽名 　 北方民族大學(xué)教務(wù)處目錄1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介 1 碳化硅陶瓷的發(fā)展情況 1 碳化硅行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1 SiC結(jié)晶形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu) 2 氮化硅陶瓷的用途 2 本方案的目的及意義 32 工藝概述 3 SiC原料的制備 3 原料配方 3 漿料的制備過(guò)程 4 噴霧造粒 4 碳化硅陶瓷的成型 4 鋼模壓制成型 4 碳化硅陶瓷的燒結(jié) 4 SiC陶瓷燒結(jié)特點(diǎn) 5 添加劑的作用 5 SiC的燒結(jié)方法 6 加工方法要求 10 砂輪的選擇 10 磨削參數(shù)的選擇 10 冷卻液的選擇及加工 113 生產(chǎn)技術(shù)要求 11 SiC粉體的制備技術(shù)要求 11 噴霧造粒的技術(shù)要求 11 坯料的成型技術(shù)要求 12 成型方法要求 12 干壓成型工藝參數(shù)控制 13 134 生產(chǎn)設(shè)備 14 生產(chǎn)設(shè)備的選擇 14 設(shè)備詳述 14 三維混料機(jī) 14 噴霧干燥機(jī) 16 干壓成形機(jī) 18 拋光機(jī) 20 HZY150型精密臥軸矩臺(tái)平面磨床 21 顯微硬度計(jì) 225 SiC陶瓷性能檢測(cè)及結(jié)果分析 24 SiC陶瓷原料 24 粉料性能檢測(cè) 24 結(jié)果分析 24 SiC陶瓷環(huán)的性能 266 參考文獻(xiàn) 287 小結(jié) 2933 / 371 產(chǎn)品簡(jiǎn)介 碳化硅陶瓷的發(fā)展情況 碳化硅行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 中國(guó)是碳化硅（SiC）的生產(chǎn)大國(guó)和出口大國(guó)，%，居世界第一。盡管產(chǎn)量足夠供應(yīng)，中國(guó)制造的碳化硅產(chǎn)品大部分是低端和初步加工，對(duì)于某些需求供應(yīng)高附加值的成品和深加工產(chǎn)品存在很大的差距。據(jù)我國(guó)正在制定的《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》顯示，到2020年可再生能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)中的比例要達(dá)到15%，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)總體呈現(xiàn)穩(wěn)中有升。 碳化硅行業(yè)展望 碳化硅行業(yè)要解決發(fā)展中資源、環(huán)境等方面的壓力，應(yīng)該著眼于技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步。耐火材料和磨料磨具是碳化硅的傳統(tǒng)低端應(yīng)用領(lǐng)域，附加值低，碳化硅本身用途極為廣泛，加強(qiáng)其新用途、新應(yīng)用市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，拓寬經(jīng)營(yíng)思路，是碳化硅行業(yè)今后健康發(fā)展的必由之路。α－Si有上百種變體，其中最主要的是4H、6H、15R、等。β－SiC在2100℃以下是穩(wěn)定的，高于2100℃時(shí)，β－SiC開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)棣粒璖i，轉(zhuǎn)變速率很慢，到2400℃轉(zhuǎn)變速率迅速，這種轉(zhuǎn)變?cè)谝话闱闆r下是不可逆的，在2000℃以下合成的SIC主要是β－SiC，在2200℃以上合成的主要是α－Si，而且以6H為主。它與石墨材料組合配對(duì)時(shí)，其摩擦系數(shù)比氧化鋁陶瓷和硬質(zhì)合金小，因而可用于高PV值，特別是輸送強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的工