【正文】 con 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)過程 ..................................................... 11 混料 ..................................................... 11 干燥 ..................................................... 12 成型 .................................................... 12 樣品燒結(jié) ................................................ 12 密度測量 ................................................ 13 試樣的磨切 .............................................. 13 力學(xué)性能檢測 ............................................. 14 機(jī)加工測試 .............................................. 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 大約 為 。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。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(diǎn)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 [3]。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。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 。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。加工裝置集成了一種紅外光纖 激光。 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)。 P 值越 大 ，材料的 機(jī) 加工性越 差 。本方法 是一種 高效 率 、簡 單 、成本 低廉 的評(píng)估 陶瓷磨削加工性能 的方式 。 （ 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) 。 例如 β Si3N4和 α Si3N4 Hv的值 分別為 、 ， 即使力學(xué)性能也會(huì)有所不同 ,因而 組 成不同以及發(fā)生 相變 都 會(huì)影響材料的 機(jī) 加工性。一般來說，可加工陶瓷的臨界裂紋尺寸約為微米級(jí)，當(dāng)陶瓷中可加工相的尺寸低于此臨界值時(shí)，對(duì)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。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(diǎn)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。 本實(shí)驗(yàn)主要結(jié)合玻璃工業(yè)中對(duì)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(shí)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。 某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 第二章 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)所用原料及儀器 原料及其性能指標(biāo) 本實(shí)驗(yàn)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(jí)α SiC粉體，純度 ≥ 97%， D50= 級(jí)配合理。 （ 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]。 表 24 實(shí)驗(yàn)配方 序號(hào) 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(shí)驗(yàn)采用干壓法制備 C/SiC 復(fù)合陶瓷的坯體。具體燒結(jié)工藝見圖 11。 （ 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。而且在加入碳后，與純 SiC 相比，樣品的α SiC 峰變強(qiáng)。 碳含量對(duì) C/SiC 復(fù)相陶瓷密度的影響 圖 33 為 C 含量對(duì) C/SiC 復(fù)相陶瓷的密度的影響。 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(duì)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。相比之下， （ d） 孔徑大，孔洞深。但對(duì)于陶瓷材料還沒有一種全面考慮各個(gè)影響因素的可加工性評(píng)價(jià)方法，一般借鑒金屬材料的評(píng)判方法評(píng)測。 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。某某某某 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 有所得單因素評(píng)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(gè)特征參數(shù)）來，將實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)及特征參數(shù)代入 ,計(jì)算出 ui對(duì) vj的隸屬度 rij，進(jìn)而可以計(jì)算出單因素評(píng)判矩陣 R。其計(jì)算公式為 )bbb(例如表 1。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。③ 隸屬度函數(shù)特征值的計(jì)算未完全理解清楚。 （ 2） 由于陶瓷材料的