【正文】 2，從而使γG /γs減小，有利于燒結(jié)。然而，在SiC中加B和B的化合物，B在晶界選擇性偏析，部分B和SiC形成固溶體，降低了SIC的晶界表面能γG，使γG /γs減小，增大了燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)了燒結(jié)。他在亞微米級(jí)得β－SiC中添加少量的B和C,實(shí)現(xiàn)了SIC無壓燒結(jié)，制得接近理論密度95%的致密燒結(jié)體。 碳化硅的無壓燒結(jié)可分成固相燒結(jié)和液相燒結(jié)兩種。燒結(jié)添加物量相對(duì)碳化硼要求較少，%%之間，Prochazaka指出， wt%B和 %C同時(shí)加入到細(xì)的βSIC粉末中，采用2040℃、在He氣流中燒結(jié)可獲得95%99%理論密度，只用C加入則沒有收縮，除碳以外沒有發(fā)現(xiàn)第二相。在相鄰粒子間只形成頸部，不發(fā)生收縮（Popper和Davies1962）。 SiC陶瓷燒結(jié)特點(diǎn)SiC是一種共價(jià)鍵很強(qiáng)的化合物，加上它的擴(kuò)散系數(shù)很低（即在2100℃，C和Si在αSi單晶中擴(kuò)散系數(shù)分別為DC =1010 cm2/s,Dsi=1013 cm2/s,在β－SiC多晶中自擴(kuò)散系數(shù)分別為DC =1010 cm2/s,Dsi=1013 cm2/s,，β－SiC晶體晶面擴(kuò)散系數(shù)為DC =105 cm2/s），所有很難燒結(jié)。此法最大優(yōu)勢(shì)在于易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,所以在工業(yè)生產(chǎn)中得到較大的應(yīng)用。噴霧造粒結(jié)束后，測(cè)量其流動(dòng)性和松裝密度。漿料通過低噴式壓力噴嘴霧化, 按混流方式與熱空氣混合并被干燥形成顆粒粉料。 漿料的制備過程 將按配比稱好的亞微米級(jí) SiC 粉、蒸餾水（加240 ml， 留20ml溶解HT）B4C、無水乙醇（由于酚醛的粘度很大，很容易粘在器壁上，最好用乙醇溶解酚醛樹脂后再一起加入）、聚胺脂球放入硬質(zhì)塑料罐,然后分別將作為粘結(jié)劑、增塑劑和潤滑劑的有機(jī)添加劑酚醛樹脂、Daraync 油酸按比例加入后放到三維混料機(jī)初混2h。本方案通過以下制備工藝，制備出滿足以上要求的碳化硅陶瓷密封環(huán)。因而是制造密封環(huán)的理想材料。 氮化硅陶瓷的用途 表11 碳化硅陶瓷的主要用途工業(yè)領(lǐng)域使用領(lǐng)域主要用途性能特點(diǎn)石油高溫液高壓摩擦噴嘴、軸承、閥片、密閉件耐磨損抗腐蝕化學(xué)強(qiáng)酸強(qiáng)堿氧化高溫密封件、軸承、泵套筒管道耐磨損、抗腐蝕宇航高溫燃燒室部件、渦輪轉(zhuǎn)子燃?xì)鈾C(jī)葉片、火箭噴嘴、火箭燃燒室內(nèi)襯低摩擦、高強(qiáng)度、耐熱沖擊、高熱穩(wěn)定性耐腐蝕汽車油摩擦閥系列元件低摩擦、耐磨損鋼鐵高溫空氣燃燒嘴耐高溫、耐腐蝕造紙紙漿廢液紙漿密封件、軸承、套筒低摩擦、耐磨損耐腐蝕電子散熱集成電路基板、封裝材料高熱導(dǎo)、高絕緣機(jī)械研磨滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)內(nèi)襯泵零件、噴砂嘴、軸承閥耐磨損、耐腐蝕、高硬度、低摩擦激光高溫反射屏高剛度、高穩(wěn)定性核能含硼高壓水密閉件、軸套耐輻射加工成型過程拉絲模耐磨損、耐腐蝕硅酸鹽高溫電爐發(fā)熱體高熱穩(wěn)定性冶金高溫?zé)峤粨Q器耐高溫 本方案的目的及意義 碳化硅陶瓷的耐化學(xué)腐蝕性好、強(qiáng)度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數(shù)小，且高溫力學(xué)性能(強(qiáng)度、抗蠕變性等)是已知陶瓷材料中最佳的。β－SiC只有一種，屬立方晶系。4H、6H屬于六方晶系，在2100℃和2100℃以上是穩(wěn)定的；15RSIC為菱面（斜方六面）晶系，在2000℃以上是穩(wěn)定的。四面體共邊形成平面層，并以定點(diǎn)與下一疊層四面體相連形成三維結(jié)構(gòu)，由于四面體的堆積次序的不同，可以形成不同的結(jié)構(gòu)，至今已發(fā)現(xiàn)幾百種變體，常見的晶型有六方晶系的α－Si和立方晶系β－SiC。 SiC結(jié)晶形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)碳化硅是共價(jià)鍵非常強(qiáng)的化合無，其晶體結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單元是SiC4和SiC4配位四面體，通過定向的強(qiáng)四面體SP鍵結(jié)合在一起，并有一定程度的極化。根據(jù)我們預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2010年，市場(chǎng)對(duì)綠碳化硅塊需求量將突破120萬噸。在碳化硅生產(chǎn)中，關(guān)注生產(chǎn)制造的綠色、低碳化。所以碳化硅行業(yè)的未來發(fā)展將面臨很多不確定性。碳化硅是光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)——晶硅片生產(chǎn)過程中的專用材料，受光伏行業(yè)發(fā)展的帶動(dòng)，碳化硅行業(yè)通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)和下游需求的擴(kuò)展帶來了一些機(jī)會(huì)。 隨著傳統(tǒng)礦物質(zhì)能源日益枯竭，以太陽能電池為代表的光伏產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展。尤其是高性能工程陶瓷、用以高端的研磨粉等產(chǎn)品的供應(yīng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有滿足，核心技術(shù)大多仍由日本控制。碳化硅行業(yè)產(chǎn)量大，但缺乏競爭力。北方民族大學(xué)課程 設(shè)計(jì)報(bào)告　　系（部、中心） 材料科學(xué)與工程學(xué)院 姓 名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 同組人員 　課程名稱 設(shè)計(jì)題目名稱 起止時(shí)間　 　 成 績 　 指導(dǎo)教師簽名 　 北方民族大學(xué)教務(wù)處目錄1 產(chǎn)品簡介 1 碳化硅陶瓷的發(fā)展情況 1 碳化硅行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1 SiC結(jié)晶形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu) 2 氮化硅陶瓷的用途 2 本方案的目的及意義 32 工藝概述 3 SiC原料的制備 3 原料配方 3 漿料的制備過程 4 噴霧造粒 4 碳化硅陶瓷的成型 4 鋼模壓制成型 4 碳化硅陶瓷的燒結(jié) 4 SiC陶瓷燒結(jié)特點(diǎn) 5 添加劑的作用 5 SiC的燒結(jié)方法 6 加工方法要求 10 砂輪的選擇 10 磨削參數(shù)的選擇 10 冷卻液的選擇及加工 113 生產(chǎn)技術(shù)要求 11 SiC粉體的制備技術(shù)要求 11 噴霧造粒的技術(shù)要求 11 坯料的成型技術(shù)要求 12 成型方法要求 12 干壓成型工藝參數(shù)控制 13 134 生產(chǎn)設(shè)備 14 生產(chǎn)設(shè)備的選擇 14 設(shè)備詳述 14 三維混料機(jī) 14 噴霧干燥機(jī) 16 干壓成形機(jī) 18 拋光機(jī) 20 HZY150型精密臥軸矩臺(tái)平面磨床 21 顯微硬度計(jì) 225 SiC陶瓷性能檢測(cè)及結(jié)果分析 24 SiC陶瓷原料 24 粉料性能檢測(cè) 24 結(jié)果分析 24 SiC陶瓷環(huán)的性能 266 參考文獻(xiàn) 287 小結(jié) 2933 / 371 產(chǎn)品簡介 碳化硅陶瓷的發(fā)展情況 碳化硅行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 中國是碳化硅（SiC）的生產(chǎn)大國和出口大國，%，居世界第一。我們預(yù)計(jì)，2010年截止9月份僅綠碳化硅產(chǎn)量就將達(dá)到80萬噸。盡管產(chǎn)量足夠供應(yīng)，中國制造的碳化硅產(chǎn)品大部分是低端和初步加工，對(duì)于某些需求供應(yīng)高附加值的成品和深加工產(chǎn)品存在很大的差距。主要還是靠進(jìn)口彌補(bǔ)國內(nèi)市場(chǎng)的不足。據(jù)我國正在制定的《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》顯示，到2020年可再生能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)中的比例要達(dá)到15%，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)總體呈現(xiàn)穩(wěn)中有升。盡管如此，由于碳化硅生產(chǎn)屬于高耗能、高污染，受到能源短缺的阻礙和國家能源節(jié)約的政策影響，還有一些具體審查和批準(zhǔn)新項(xiàng)目受到閑置，比如低電價(jià)優(yōu)惠的有關(guān)政策已經(jīng)被取消；目前國家嚴(yán)格控制新項(xiàng)目，原有6300KVA以下規(guī)模的碳化硅冶煉要求強(qiáng)制關(guān)停。 碳化硅行業(yè)展望 碳化硅行業(yè)要解決發(fā)展中資源、環(huán)境等方面的壓力，應(yīng)該著眼于技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步。依靠技術(shù)升級(jí)，提高生產(chǎn)規(guī)模，利用規(guī)模優(yōu)勢(shì)降低單位能耗；注重生產(chǎn)過程中如碳化硅回收、粉塵處理、水的循環(huán)再利用等，降低資源利用。耐火材料和磨料磨具是碳化硅的傳統(tǒng)低端應(yīng)用領(lǐng)域，附加值低，碳化硅本身用途極為廣泛，加強(qiáng)其新用途、新應(yīng)用市場(chǎng)的開發(fā)，拓寬經(jīng)營思路，是碳化硅行業(yè)今后健康發(fā)展的必由之路。由此可以確定SiC鍵的離子鍵性僅占12%左右。α－Si有上百種變體，其中最主要的是4H、6H、15R、等。(H和R代表六方和斜方六面型)。β－SiC在2100℃以下是穩(wěn)定的，高于2100℃時(shí)，β－SiC開始轉(zhuǎn)變?yōu)棣粒璖i，轉(zhuǎn)變速率很慢，到2400℃轉(zhuǎn)變速率迅速，這種轉(zhuǎn)變?cè)谝话闱闆r下是不可逆的，在2000℃以下合成的SIC主要是β－SiC，在2200℃以上合成的主要是α－Si，而且以6H為主。熱壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)的碳化硅材料,其高溫強(qiáng)度可一直維持到1600℃，是陶瓷材料中高溫強(qiáng)度最好的材料。它與石墨材料組合配對(duì)時(shí)，其摩擦系數(shù)比氧化鋁陶瓷和硬質(zhì)合金小，因而可用于高PV值，特別是輸送強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的工況中使用。2 工藝概述 SiC原料的制備 原料配方98%的亞微米αSiC 粉， SiC粉：,酚醛樹脂： g，HT樹脂: g (用20ml水溶解)，油酸：4ml ，B4C:，聚胺脂球磨介：，乙醇：140ml，Daraync 1ml,蒸餾水240ml(PH10)+20 ml。 噴霧造粒將初混好的料漿進(jìn)行噴霧造粒，噴霧造粒時(shí), 為了保持漿料的均勻性, 利用磁力攪拌器邊攪拌邊進(jìn)料。干燥過程中主要控制的工藝參數(shù)有漿料的固含量、 粘結(jié)劑的含量、 進(jìn)出口溫度、 壓力及進(jìn)料速率等。 碳化硅陶瓷的成型 鋼模壓制成型稱取上一步噴霧造粒好的SiC 粉體30g，并將其放入預(yù)先潤滑過的瓷環(huán)金屬模內(nèi),敲勻落實(shí)后，放在壓機(jī)上受壓,所加壓力為16t,保壓時(shí)間45s，使之密實(shí)成型,取出脫模。 碳化硅陶瓷的燒結(jié) 先將壓制好的碳化硅陶瓷片放在真空燒結(jié)爐中