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(編輯修改稿)
2025-02-09 19:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 數(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。 分散劑對SiC懸浮體流變性的影響在凝膠注模成型工藝中，分散劑TMAH的加入不僅對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SiC懸浮體的流變性也有較大的影響。圖4給出了分散劑TMAH的加入量對濃懸浮體粘度的影響。對70 Vol.%的漿料，未加分散劑時(shí)懸浮體的粘度非常大，流動(dòng)性極差；.%增加到 wt.%，粘度隨之降低，.%、 wt.% wt.%的加入量相比，.%時(shí)能使?jié)鈶腋◇w粘度值最低（r=250s1，η=s）。一般地，在一定范圍內(nèi)增加分散劑的量，濃懸浮體的粘度持續(xù)降低，并存在一最低粘度值。當(dāng)分散劑的加入過量時(shí)，也只能增加液相中的聚電解質(zhì)的含量，增加液相的粘度。因此，制備70 Vol.%.%。圖4 分散劑TMAH的加入量對70Vol.%SiC懸浮體流變性的影響 固相含量對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。圖5給出了在最佳分散條件下，不同固相體積分?jǐn)?shù)的SiC懸浮體的粘度曲線。圖5 不同固相體積分?jǐn)?shù)碳化硅懸浮體的粘度曲線很明顯，粘度曲線在低剪切速率時(shí)呈現(xiàn)假塑性低Newton區(qū)，在中等剪切速率時(shí)表現(xiàn)剪切變稀的冪率特征，而在高剪切速率時(shí)呈現(xiàn)高Newton區(qū)。一般地, 對于低固相體積分?jǐn)?shù)的懸浮體（φ）流變曲線可以與Sisco模型較好地符合[9]:(η 表觀粘度。 k 和 n 為常數(shù)。 η∞極高剪切粘度；γ 是剪切速率)。對于高固相體積分?jǐn)?shù)的懸浮體一般采用Quemada模型來表征固相體積分?jǐn)?shù)與粘度的關(guān)系[9]： （ηr 相對粘度；φm最大固相體積分?jǐn)?shù)）該模型對于剛性球形顆粒，低剪切極限時(shí)，φm =177。；高剪切極限時(shí)，φm =177。由于碳化硅粉體的細(xì)顆粒可藏于粗顆粒的三角空隙中，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。則實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，60 Vol.%、65 Vol.%和70 Vol.%SiC懸浮體的固相體積分?jǐn)?shù)與粘度的流變曲線關(guān)系與高剪切極限時(shí)的Quemada模型較為相符。隨著懸浮體固相體積分?jǐn)?shù)的增加其粘度成指數(shù)關(guān)系增加。圖5中75Vol.%粘度曲線表明，低Newton區(qū)和高Newton區(qū)逐漸變得不明顯，在高剪切速率時(shí)出現(xiàn)粘度隨剪切速率增加而逐漸增大的剪切變稠現(xiàn)象，曲線趨勢由近似Newton流體逐漸轉(zhuǎn)化為具有屈服應(yīng)力特征的塑性體，此時(shí)SiC懸浮體形成連續(xù)體而失去流動(dòng)性。不符合凝膠注模成型對漿料的要求。因此滿足凝膠注模成型工藝要求的SiC懸浮體的最佳固相體積分?jǐn)?shù)為70Vol.%。 RSiC高溫材料的燒結(jié)機(jī)理及性能 重結(jié)晶碳化硅高溫材料以汽化凝結(jié)機(jī)理為燒結(jié)模型。在燒結(jié)過程中由于氣體相里只有極少量的SiC分子，所以汽化是指在SiO2 的參與下SiC晶格分解，在每個(gè)SiC晶粒上都有一層氧化薄層SiO2。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))。 汽化凝結(jié)機(jī)理的動(dòng)力
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