【正文】 1 32 3 附錄一：陶瓷成型采用的模具 1 33 3 附錄二： Si。 通過此次課程設(shè)計，將理論和實(shí)踐結(jié)合在一起，進(jìn)一步鞏固和加深了我們平時所學(xué)知識，掌握了基本設(shè)計方法，從閱讀設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè) 計要求、工作條件、設(shè)計內(nèi)容和步驟；我們通過查閱相關(guān)資料，分析和選定制備工藝；按照所選工藝計算材料配比；確定制備的工藝條件，繪制了簡單的工藝流程，經(jīng)過一系列實(shí)踐過程，最終得到了我們所需的產(chǎn)品。得到碳化硅陶瓷的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度值： 53 圖 54. 表 53 三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度 數(shù)據(jù)記錄 試樣高度（ h） 試樣寬度（ b） 最大力 三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度（ σb3 ） 單位 mm mm N MPa 第 1 根 3 4 圖 54 陶瓷的力 位移曲線 通過以上數(shù)據(jù)可以看出，盡管無壓燒結(jié)、干壓鋼模成型的的 炭化硅陶瓷各向收縮率都在 18%以上，但通過此方案還是可以得到較高密度、硬度的碳化硅陶瓷。 （ 2） SiC 陶瓷的 三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度 本方案碳化硅三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度的測量：先將瓷環(huán)在臥式磨床上粗磨，待磨平整后，取下，然后再用切割機(jī)切取 36mm*4mm*3mm 的長方體塊材即可。計 算公 式為： 徑相 、高 度方向 為： S=(L0L)/L0 100%,體積 收縮 1 29 3 率 : %100*122 22 d21. 21.. ）（ ）前前（前 ）燒燒（燒 dH ddHS ??.通過阿基米德原理測得兩個碳化硅樣品的密度分別為 g/cm3,。 1 28 3 SiC 陶瓷環(huán)的性能 （ 1） SiC 陶瓷環(huán)產(chǎn)品的收縮率及密度數(shù)據(jù)的處理詳見表 52。隨著粘結(jié)劑含量和漿料濃度的提高 , 粉料的松裝密度也相應(yīng)提高 , 當(dāng)粘結(jié)劑含量大于 5 %時 , 松裝密度無明顯提高 , 但能形成流動性良好的球形顆粒。 s 之間時進(jìn)料較適宜。漿料的固含量及粘度過低時 , 細(xì)粉比例大 , 顆粒強(qiáng)度差 , 多數(shù)無法形成完整的球形顆粒 , 從而導(dǎo)致粉料的流動性很差。固含量越高 , 粘度越大。 固體含量低 , 會形成大量空心顆粒 , 造成粉料流動性的降低。 （ 3） 固含量及粘結(jié)劑含量對 SiC 造粒粉的影響 漿料的固含量及粘結(jié)劑含量對粉料流動性、 粉料顆粒的形態(tài)有明顯影響。 壓力過大 , 進(jìn)料速率較小時 , 霧滴噴射高 , 與頂部的高溫空氣接觸面大 , 溶劑蒸發(fā)過快 , 導(dǎo)致顆粒破裂 , 無法形 成理想粒度的粉料。 （ 2） 噴霧壓力及進(jìn)料速率對 SiC 造粒粉的影響 噴霧造粒時 , 漿料通過壓力式噴嘴霧化形成霧滴 , 熱空氣從頂部進(jìn)入干燥塔 , 1 27 3 霧滴與熱空氣先逆流然后順流混合 , 從而快速干燥。試驗中還發(fā)現(xiàn) , 出口溫度對顆粒形態(tài)影響較大 , 但由于不能通過對設(shè)備供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制出口溫度 , 因此必須通過進(jìn)料速度、 漿料固含量的調(diào)節(jié)加以控制。出口溫度過高 , 霧滴能很快干燥 , 可造成顆粒過細(xì) , 松裝密度大 , 同時也易造成噴嘴堵塞。 表 51 性能 組 1 2 3 平均值 流動性 s/30g 松裝密度g/cm3 (25ml) 結(jié)果分析 （ 1） 進(jìn)出口溫度對 SiC 造粒粉的影響 在干燥過程中 , 進(jìn)、 出口溫度 對干燥效率及干燥后粉料的性能有顯著影響。 600HV1/20— 表示采用 1000g 的試驗力， 1 26 3 保持時間 20S 時得到的硬度值為 600HV。如果選用的時間超出這一范圍，在力值后面還要注上保持時間。維氏硬度的表示方法 ：維氏硬度表示為 HV，維氏硬度符號 HV 前面的數(shù)值為硬度值，后面為試驗力值。實(shí)用中是根據(jù)對角線長度 d 通過查表得到維 氏硬度值。 試驗力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。 (2) 顯微硬度計的結(jié)構(gòu)特征 顯微硬度計由硬度計主機(jī)及測微目鏡和相關(guān)附件組成。主要用途有二種：一是用于單獨(dú)進(jìn)行硬度測定，如表面比較光潔的零件試樣的硬度，各種電鍍層、氮化層 、滲碳層， 氰化層零件的表層硬度，玻璃、陶瓷、瑪瑙等脆性非金屬材料的硬度；二是作 金相顯微鏡 用，即觀察和拍攝材料的顯微組織，并測定金相組織的顯微硬度。用不同的載荷施加力的方法所得到的硬度是表現(xiàn)材料抵抗 1 25 3 塑性變形的能力，肖氏硬度則表現(xiàn)了材料抵抗彈性變形的能力；日常中我們把載荷大于 1kg 測試力的稱為宏觀硬度，它主要用于較大的試件，希望通過 硬度 測試能夠反映材料的宏觀性能；載荷小于 1kg 測試力的稱為微觀硬度，它主要用于小而薄的試件，希望反映出微小領(lǐng)域內(nèi)的材料性能，如顯微組織的相硬度、材料的表面硬度。 （ 3） 機(jī)床主要規(guī)格參數(shù) 1 24 3 顯微硬度計 (1) 顯微硬度計概述 硬度是一個重要的力學(xué)性能指標(biāo)，它能反映材料彈性和塑性變形的特性指標(biāo)。磨頭的砂輪主軸轉(zhuǎn)速為 3000 轉(zhuǎn) /分鐘，主軸軸承為高精度滾動軸承，其回轉(zhuǎn)精度高、剛性好，磨損極小、壽命很長。機(jī)床的磨削精度和光潔度 都比較高，適合于中小型模具、電子元件及各種小型工件的磨削加工。如用戶需要采用干磨，在訂貨時提出，可配備吸塵裝置（特殊附件）。本機(jī)床為小規(guī)格的縱向液壓傳動、十字工作臺型、臥軸矩臺平磨，機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、精度穩(wěn)定、剛性好、效率高，機(jī)床操作簡易，勞動強(qiáng)度低。 HZY150 型精密臥軸矩臺平面磨床 (1)HZY150 型精密臥軸矩臺平面磨床概述 本機(jī)床是一種體積小、機(jī)床結(jié)構(gòu) 與功能簡單、使用方便的小型平面磨床。拋光機(jī)拋光質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響試樣的組織結(jié)構(gòu)，已逐步引起 1 23 3 有關(guān)專家的重視。精拋時轉(zhuǎn)盤速度可適當(dāng)提高，拋光時間以拋掉粗拋的損傷層為宜。為了達(dá)到粗拋的目的，要求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速較低，最好不要超過 600r/min；拋光時間應(yīng)當(dāng)比去掉劃痕所需的時間長些，因為還要去掉變形層。 同時還應(yīng)使試樣自轉(zhuǎn)并沿轉(zhuǎn)盤半徑方向來回移動，以避免拋光織物局部磨損太快在拋光過程中要不斷添加微粉懸浮液，使拋光織物保持一定濕度。粗拋目的是去除磨光損傷層，這一階段應(yīng)具有最大的拋光速率，粗拋形成的表層損傷是次要的考慮，不過也應(yīng)當(dāng)盡可能??；其次是精拋，其目的是去除粗拋產(chǎn)生的表層損傷，使拋光損傷減到最小。前者要求使用較粗的磨料，以保證有較大的拋光速率來去除磨光的損傷層，但拋光損傷層也較深；后者要求使用最細(xì)的材料，使拋光損傷層較淺，但拋光速率低。 (2) 拋光機(jī) 的工作原理 拋光機(jī)操作的關(guān)鍵是要設(shè)法得到最大的拋光速率，以便盡快除去磨光時產(chǎn)生的損傷層。拋光過程中加入的拋光液可通過固定在底座上的塑料盤中的排水管流入置于拋光機(jī)旁的方盤內(nèi)。電動機(jī)固定在底座上，固定拋光盤用的錐套通過螺釘與電動機(jī)軸相連。德國 TTGmbH 公司，ALDTVGmbH公司和 PVAGmbH公司研發(fā)的新型高溫 (~1750℃ )、高壓 (~10MPa)真空燒結(jié)爐控溫精度高，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，性能優(yōu)良。 控溫精度：誤差不大于 % (4) 真空燒結(jié)爐發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，真空燒結(jié)爐在加工范圍、工作溫度和裝爐量以及控制技術(shù)諸方面均有了新的進(jìn)展，可用于不銹鋼、工具鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、釹鐵硼等材料的燒結(jié)處理，工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。1%. 測溫范圍：800～ 2300℃ 。 測溫、控溫及智能化部分： 測溫方式：遠(yuǎn)紅外光纖探頭測溫。 工作氣氛：氫氣或氮?dú)?。立式中頻感應(yīng)燒結(jié)爐工 作 環(huán)境級 參數(shù) ： 主要技術(shù)參數(shù)及性能： 最高使用溫度： 2300℃ 。 (3) 主要功能及參數(shù) 在抽真空后充入氫氣保護(hù)氣體，控制爐內(nèi)壓力和氣氛的燒結(jié)狀態(tài)。 (2) 主要結(jié)構(gòu)及組成 結(jié)構(gòu)形式多為立式、下出料方式。 電機(jī)功率 4KW。該壓片機(jī)精度高，壓片穩(wěn)定，性能好，成品率高。 (3) 現(xiàn)狀及前景 當(dāng)前，有一種 THP20 型壓片機(jī)適用于壓制陶瓷、磁性材料等材料。首先，通過加入一定量的表面活性劑，改變粉體表面性質(zhì)，包括改變顆粒表面吸附性能，改變粉體顆粒形狀，從而減少超細(xì)粉的團(tuán)聚效應(yīng)，使之均勻分布；加入潤滑劑減少顆粒之間及顆粒與模具表面的摩擦；加入黏合劑增強(qiáng)粉料的粘結(jié)強(qiáng)度。隨著我國工業(yè)高速發(fā)展、高新技術(shù)的應(yīng)用，先進(jìn)的機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)的電動高速離心噴霧頭應(yīng)運(yùn)而生，同時電動高速離心噴霧干燥機(jī)開發(fā)成功，電動高速離心噴霧干燥機(jī)的開發(fā)應(yīng) 用迎來了離心噴霧的全新時代，是離心噴霧干燥機(jī)的一大進(jìn)步。由此可見，傳統(tǒng)的傳動方式確實(shí)限制了高速離心干燥機(jī)的發(fā)展。離心噴頭是離心噴霧干燥機(jī)的關(guān)鍵部件，它的轉(zhuǎn)速高低、振動大小及轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性都直接影響霧化效果及干燥物的質(zhì)量。成品連續(xù)地由干燥塔底部和旋風(fēng)分離器中輸出，廢氣由風(fēng)機(jī)排空。 (2) 干燥機(jī)工作原理 空氣經(jīng)過濾和加熱，進(jìn)入干燥器頂部空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻地進(jìn)入干燥室?；炝贤耙话阌貌讳P鋼制作，內(nèi)外都 1 18 3 鏡面拋光 ,結(jié)構(gòu)設(shè)計上保證無積料死角，桶體可用手輪任意轉(zhuǎn)動，以便出料或加料。本實(shí)用新型的有益效果是：通過兩個擺動叉架的旋轉(zhuǎn)形成的混料桶的三向復(fù)合運(yùn)動可以實(shí)現(xiàn)料桶內(nèi)的待混料良好的混勻效果，并可縮短混料時間，提高混料速度。 三維混料機(jī)規(guī)格詳見 421表 。該機(jī)的混合筒方向運(yùn)動，物料無離心力作用，無比重偏析及分層、積聚現(xiàn)象，各組分可有懸殊的重量比，混合率達(dá) %以上，是目前各種混合機(jī)中的一種較理想的產(chǎn)品。桶內(nèi)的多種物料相互流動、擴(kuò)散、摻雜，最后成均勻狀態(tài)。當(dāng)主動軸被拖動旋轉(zhuǎn)時，萬向節(jié)使料桶在空間周而復(fù)始地做平移、轉(zhuǎn)動和翻滾等復(fù)合運(yùn)動。（注：當(dāng)完成燒結(jié)時，應(yīng)讓它在 Ar 氣氛下、爐內(nèi)自然冷卻） 燒結(jié)氣氛，本次試驗以氬氣作為保護(hù)氣氛，為防止碳化硅在高溫?zé)Y(jié)時被氧化，影響其性能，碳化硅制品的燒結(jié)中還受燒結(jié)助劑、穩(wěn)定劑等的影響，加入燒結(jié)助劑可降低燒結(jié)溫度，穩(wěn)定劑提高碳化硅燒結(jié)過程中的穩(wěn)定性 4 生產(chǎn)設(shè)備 生產(chǎn)設(shè)備的選擇 41 表 生產(chǎn)所有設(shè)備總攬 序號 設(shè)備名稱 型號 外型尺寸 1 三維混料機(jī) SHY200 1400 mm 1800 mm 1600 2 噴霧干燥機(jī) LPG25 3000 mm 2700 mm 4260 mm 3 干壓成型機(jī) 800mm 700mm 1500mm 4 真空燒結(jié)爐 5 拋光機(jī) P2T 200 mm 300 mm 100 mm 1 16 3 6 HZY150型精密臥軸矩臺平面磨床 HZY150 350mm150mm 7 顯微硬度計 HV1000 設(shè)備詳述 三維混料機(jī) （ 1） SYH 系列三維混料機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 結(jié)構(gòu)：三維混料機(jī)由機(jī)座、調(diào)速電機(jī)、回轉(zhuǎn)連桿及混合筒體等部分組成。當(dāng)超過極值后 ,溫度繼續(xù)升高 , 性能指標(biāo)反而有下降趨勢。溫度未達(dá)到最佳燒結(jié)溫度時 , 燒結(jié)體的密度、強(qiáng)度、硬度數(shù)值均低于正常碳化硅陶瓷的性能指標(biāo)。 燒結(jié)溫度過高和過低 , 都影響燒結(jié)體的致密程度 ,只在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi) ,相對密度可超過 96%，理論密度可達(dá)到 )。所以，確定合理的燒結(jié)制度是制備具有優(yōu)異性能碳化硅陶瓷環(huán)的一個關(guān)鍵因素。這次制備碳化硅陶瓷環(huán)保壓時間為 45S。 加壓速度和保壓時間對坯體性能有很大影響。 干壓成型工藝參數(shù)控制 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。此外，壓制時的工作條件，如壓制壓力、加壓速度等因素在設(shè)計和制造模具時也應(yīng)考慮。在模具材料的選擇和處理上，應(yīng)考慮模具材料的硬度、顯微組織殘余應(yīng)力及彈性狀態(tài)等；在模具的加工上應(yīng)考慮腔表面和模沖工作表面的