【文章內(nèi)容簡介】 以及耐酸堿化學腐蝕等優(yōu)異特性。將素坯放入真空無壓燒結爐中 , 根據(jù)不同的速度升溫至所需溫度 ( 2200176。 C) , 保溫 2 h。燒結試樣經(jīng)過精加工處理 , 獲得所需防彈材料。 料漿的制備 將亞微米級 SiC 粉體 、 無水乙醇放入硬質(zhì)塑料罐中，然后分別將作為粘接劑 、 增塑劑和潤滑劑的有機添加劑酚醛樹脂 、 油酸按比例加入后濕法球磨 2h，過篩漿料，取出磨介，值得所需的漿料。 防彈片的性能測試 采用漏斗法對 SiC 粉體進行粒度分析 , 采用排水法測定素坯和燒結體的體積密度 , 采用維氏硬度計測量硬度和斷裂韌性 , 采用三點彎曲法測定抗折強度 [6]。 生產(chǎn)工藝流程的基本步驟 無壓燒結碳化硅陶瓷的制備過程主要包括： （ 1）將 10um 的 SiC 顆粒 粉磨 加工成 ； （ 2）對原料進行 化 學提純 ，主要是去除 Si 和 SiO2； （ 3）料漿制備：同時加入添加劑； （ 4）噴霧干燥制粒： 粒度在 60 ～ 80 目之間； （ 5）用漏斗法和篩分法測定 SiC 粉體的松裝密度和流動性 [6]； （ 6）成型：采用干壓和冷等靜壓成型 方式 ； （ 7）修坯、干燥； （ 8）燒成：在 Ar 的保護下將樣品放在真空燒結爐中燒結，經(jīng)過 8h左右燒結，燒結后 爐內(nèi)自然冷卻 ； （ 9）后期處理：打磨并拋光燒結所得的 SiC 陶瓷片； （ 10）性能測試：用排水法測得體積密度，用數(shù)顯維氏硬度計測硬度，用電子萬能試驗機測三點抗彎強度。 生產(chǎn)工藝流程圖（圖 1） 及其復合材料 已 成為材料家 族 中的新一族 圖 1 生產(chǎn)工藝流程圖 制備 SiC 粉體 原料純化 稱量原料 混合攪拌 三維混料機 取出樣品 SiC 粉末 噴霧造粒，過篩，測流動性，松裝密度 干壓預成型 冷等靜壓終成型 無壓燒結，測量樣 品尺寸、質(zhì)量 打磨、拋光，測量樣品性能 測量樣品尺寸、質(zhì)量 第 3 章 生產(chǎn)技術要求 碳化硅粉體的制備要求 碳化硅粉體的制備技術就其形成原理可分為機械粉碎法和合成法 , 方法的優(yōu)劣可從粒子純度、表面的清潔度、粒子粒徑、粒度分布可控性、粒子幾何形狀規(guī)一性、是否易于收集、粉體團聚程度、熱穩(wěn)定性六個方面加以評價。 通過控制所制備陶瓷粉末的顆粒度、表面狀態(tài) , 還是純度、均勻性等指標，提高陶 瓷的燒結性能和機械性質(zhì) , 部分滿足了陶瓷科學中“低” 溫快速燒結高性能陶瓷的要求。本方案要求制備出 98%的亞微米α Si[7]。 噴霧造粒的技術要求 在陶瓷材料成型燒結之前素坯的成型對制品的性能有直接影響 , 為了提高素坯的均勻性及干壓成型后的密度 , 粉料的成型特性尤為重要 ,噴霧造粒技術被廣泛用于制備先進陶瓷粉料 [8]。噴霧造粒后的粉料除了需要保證一定的粒度要求以外 , 還需要 : (1) 根據(jù)各種不同的組成要求進行混料 。 (2) 對成型粉料尤其用于連續(xù)自動成型的粉料要求有良好的流動性、成型性和化學 均勻性。由于各種成分或添加劑的粒度、密度、分散性等各不相同 ,為保證混料過程中各組分之間的均勻分散 , 對混合過程的濕化學工藝和條件需要進行嚴格的控制。如果采用簡單的混合 烘干 過篩 造粒工藝路線 , 粉料質(zhì)量將很難保證 。 本次我們用噴霧造粒法制造碳化硅粉粒，在過程中要求控制好系統(tǒng)的溫度、漿料的粘度和漿料的進給速度等，這都直接影響粒度的大小，形狀及粒度分布。以乙醇為介質(zhì)，濕法球磨混合均勻，經(jīng)噴霧干燥過篩處理后得到流動性在 16s18s/30g，松裝密度為 。 坯料的成型技術要求 ① 成形工序 的選擇依據(jù) 由于不同的成形方法對坯料的工藝性能要求不同，成形應滿足燒成所要求的生坯干燥強度、坯體致密度、生坯入窯水分、器形規(guī)整等性能，因此成形工序應滿足下列要求： a．坯體應符合產(chǎn)品所要求的生坯形狀和尺寸（應考慮收縮）。 b．坯體應具有相當?shù)臋C械強度，以便于后續(xù)工序的操作。 c．坯體結構均勻，具有一定的致密度。 d．成型過程適合于多、快、好、省的組織生產(chǎn) 。 ② 成形方法的選擇依據(jù) 選擇陶瓷成型方法最基本的依據(jù)是：產(chǎn)品的器型、產(chǎn)量和品質(zhì)要求，坯料的性能及經(jīng)濟效益，通常具體要求考慮以下幾個方面： 的形狀、大小、厚薄等； ； ； ，操作強度小，操作條件好，并便于與前工序聯(lián)動或自動化； ，經(jīng)濟效益好，勞動強度低。 ③模具裝配的好壞 , 直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量和模具的使用壽命。在壓制成型過程中，模具和粉末之間的相互摩擦會造成模具的磨損，因此模具材料必須要求有很好的耐磨性能。同時，還應考慮壓制過程中粉末的受力情況、操作的可行性及方便程度等。 ④碳化硅陶瓷防彈片 的制備采用干壓 預 成型，干壓成型要求粉料的流動性要好，從而更好的充實模具；粉料有一定 的顆粒級配，使達到較高的堆積密度，減少空氣含量；顆粒在壓力下易于粉碎，這樣可以形成致密坯體；水分含量要均勻，防止坯體內(nèi)出現(xiàn)大的應力。 干壓預成型工藝參數(shù)控制： a. 成型壓力的大小取決于坯體的形狀、高度、粘合劑 的種類和數(shù)量、粉體的流動性、坯體的致密度等。這次制備碳化硅陶瓷防彈片 用 16T的壓力。 b. 加壓方式，由于制備的陶瓷防彈片 高度不是很大，因此采用單向加壓的方式，雖有壓力梯度，但對產(chǎn)品性能影響不大。 然后再采用冷等靜壓終成型。 c. 加壓速度和保壓時間對坯體性能有很大影響。加壓速度過快，保壓時間過短，坯體 中氣體有殘留，且壓力傳遞不到應有的深度；加 壓時間過慢，保壓時間過長，則降低了生產(chǎn)效率。這次制備碳化硅陶瓷防彈片 保壓時間為 1min。 燒結 技術要求 將顆粒狀陶瓷坯體置于高溫爐中，使其致密化形成強固體材料的過程，即為燒結。燒結開始于坯料顆粒間空隙排除，使相應的相鄰的粒子結合成緊密體。但燒結過程必須具備兩個基本條件： a. 應該存在物質(zhì)遷移的機理； b. 必須有一種能量（熱能）促進和維持物質(zhì)遷移。 本次試驗真空燒結時間為 8h，當燒結后，應讓它在 Ar 氣氛下，爐內(nèi)自然冷卻，目的是為防止碳化硅在高溫燒結時被氧化，影響其性能 。 工藝平面布置圖（圖 2） 圖 2 工藝平面布置圖 燒結室 成型室 噴霧 造粒室 精加工車間 漿料制備室 產(chǎn)品庫 原料庫 第 4 章 主要儀器設備選擇 儀器設備參數(shù)及作用 系列三維混料機 MX 系列三維渦流混料機主要適用于金剛石制品、粉末冶金、食品、化工、制藥等行業(yè)的粉末或微小顆粒的混料攪拌 。 三維空間、六個自由度、加速、減速、抖動、搖滾等多種運動方式有機結合 ,不存在運動死角 、混料均勻、效率高、減小了粉料的氧化程度、混料定時時間可任意設定、 體積小、噪音低 等特點。其 MX 系列三維渦流混料機 的各項參數(shù) 如下表所示： 表 41 MX 系列三維渦流混料機 的參數(shù) 型號 容積 輸出轉(zhuǎn)速 外觀尺寸 混料時間 MX 型 18L 1422r/min 1220 1140 990mm ＜ 100h LPG25 型 噴霧干燥器 其機械特點有：干燥速度快，產(chǎn)品性能好；減少粘壁和焦粉，提高成品質(zhì)量；干燥塔 、分離室和冷卻室的一體化；二次熱風的利用等。噴霧干燥機是使液態(tài)物料經(jīng)過噴嘴霧化成微細的霧狀液滴，在干燥塔內(nèi)與熱介質(zhì)接觸，被干燥成為粉料的熱力過程 。 噴霧干燥機是干燥領域發(fā)展最快、應用范圍最廣的一種形式，適用于 溶液 、乳濁液和可泵送的的懸浮液等液體原料生成粉狀、顆粒狀或塊狀固體產(chǎn)品。 其結構如圖 3 所示： 圖 3 典型噴霧干燥器的構造 [9] JJ 系列電子天平 JJ 系列電子天平結構堅固，操作簡單，線路模式先進，產(chǎn)品可靠性高、抗干擾能力強 ，精度及靈敏度高，具有單位轉(zhuǎn)換功能，具有數(shù)據(jù)輸出接口，可在打印機進行數(shù)據(jù)打印，更可與計算機接口進行采集統(tǒng)計功能，因此被廣范應用。其各項參數(shù)如下表所示： 表 42 JJ300 電子天平參數(shù) 型號 最大稱量 分辨率 檢定分度 去皮范圍 校準重量 JJ300 300g 10d 300g 200g 金屬模具 本實驗先稱量 30g 的碳化硅粉再將其裝入金屬模具中，其金屬 模具參數(shù)如下表所示： 表 43 金屬模具的參數(shù) 設備名稱 內(nèi)部大小 金屬模具 50 50mm THP 系列干壓成型機 干壓成型機主要由干壓成型機手輪 、 動壓輪 、 定壓輪 、 擺線針輪減速機 、 電動機等。將粉料裝入金屬模具中后，用壓機或?qū)Ｓ酶蓧撼尚蜋C以一定壓力和壓制方