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(kù)吧在線(xiàn)文庫(kù)
【正文】 不僅對(duì)SiC粉體表面荷電性具有較好的作用效果，使SiC顆粒之間排斥能增大，從而改善了粉體的膠體特性，而且分散劑加入量對(duì)SiC懸浮體的流變性也有較大的影響。圖3給出了在不同時(shí)間內(nèi)不同固相體積分?jǐn)?shù)的碳化硅懸浮體的沉降曲線(xiàn)。由圖2可知SiC在預(yù)配液中的等電點(diǎn)(IEP)為pH=。 試樣性能測(cè)試碳化硅粒徑分布是采用美國(guó)BIXDC粒度分析儀測(cè)試；采用Zetaplus(Brookhaven Instruments Corp, USA)測(cè)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(guó)MCR300高級(jí)擴(kuò)展式旋轉(zhuǎn)粘度儀測(cè)試。mSiC wt.%Si wt.%O wt.%C wt.%Fe ppm 98520在凝膠注模成型過(guò)程中使用的有機(jī)單體為丙烯酰胺, C2H3CONH2(AM)，膠聯(lián)劑為 N,N’亞甲基雙丙烯酰胺, (C2H3CONH)2CH2 (MBAM)，采用過(guò)硫酸銨 ((NH4)2S2O8) 作引發(fā)劑和 N,N,N’,N’四甲基乙二銨(TEMED)作催化劑，分散劑為四甲基氫氧化銨(簡(jiǎn)稱(chēng)TMAH)。凝膠注模成型所得坯體在2450℃，氬氣氛中燒結(jié)后可獲得重結(jié)晶碳化硅高溫材料， 。沉降實(shí)驗(yàn)表明，該濃懸浮體中粗細(xì)SiC顆粒間能達(dá)到均一穩(wěn)定的分散，懸浮粒子不會(huì)產(chǎn)生明顯地沉降。表1 SiC粉體的物化特性d50181。這是因?yàn)镾iC粉體顆粒尺寸較大，分布范圍較寬，因此，顆粒之間不會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚，在機(jī)械攪拌混合下就可達(dá)到均勻分散。圖2示出SiC粉體及其加入分散劑后的Zeta電位變化曲線(xiàn)。為了考察高固相體積分?jǐn)?shù)時(shí)含有粗顆粒粉體的碳化硅懸浮體的穩(wěn)定性，做了沉降實(shí)驗(yàn)。因此，在固相體積分?jǐn)?shù)為70 Vol.% 的碳化硅漿料中粗細(xì)SiC顆粒間能達(dá)到均一穩(wěn)定的分散，懸浮粒子不會(huì)產(chǎn)生明顯地沉降，在凝膠注模成型所需時(shí)間（一般為一小時(shí)左右）內(nèi)濃懸浮體具有最大的RSH值，能保持最佳的穩(wěn)定性和良好的流動(dòng)性。圖4 分散劑TMAH的加入量對(duì)70Vol.%SiC懸浮體流變性的影響 固相含量對(duì)SiC懸浮體流變性的影響在保證成型所需具有一定流動(dòng)性的前提下，凝膠注模成型要求濃懸浮體還應(yīng)具有盡可能高的固相含量。由于碳化硅粉體的細(xì)顆?？刹赜诖诸w粒的三角空隙中，假定濃懸浮體中SiC粗細(xì)顆粒間密排堆積和分散效果都是均一、穩(wěn)定的。這種SiO2 薄層在溫度升高時(shí)就會(huì)揮發(fā)[10]：SiO2(s)SiO(g)+1/2 O2(g) 這樣，表面露出而使SiC 和SiO按下列反應(yīng)進(jìn)行：SiO2(g)+ SiC(g)2Si(g)+CO(g) 總反應(yīng)為： SiC(s)+SiO2(g)2Si(g)+CO(g)+ 1/2O2(g)反應(yīng)式中，正反應(yīng)為汽化反應(yīng)(升華)；逆反應(yīng)看作是凝結(jié)反應(yīng)(再反應(yīng))。而圖6（a）中由于懸浮體的固相體積分?jǐn)?shù)較低，懸浮粒子有相當(dāng)程度的沉降，粗細(xì)顆粒分散不均勻，燒結(jié)后材料的氣孔率較70Vol.%要大，氣孔分布不均勻，且晶面存在內(nèi)部缺陷，強(qiáng)度也不高（ MPa）。綜上研究結(jié)果表明，凝膠注模成型適用于重結(jié)晶SiC高溫材料的膠態(tài)成型，且工藝簡(jiǎn)便，快速。結(jié)果表明，在假定條件下SiC濃懸浮體的固相體積分?jǐn)?shù)與粘度的關(guān)系與高剪切極限時(shí)的Quemada模型較為相符。坯體中細(xì)?？删鶆虿赜诖至５娜强障吨校?dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，帶凸面的顆粒處的SiC汽化，而蒸汽在帶凹面及平坦表面的顆粒處凝結(jié)。不符合凝膠注模成型對(duì)漿料的要求。 k 和 n 為常數(shù)。s）。因?yàn)榫哂休^小RSH值的懸浮體對(duì)應(yīng)于較大的沉降體積和疏松的沉降體，懸浮粒子通過(guò)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(duì)應(yīng)于較小的沉降體積和密實(shí)的沉降體，
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