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北方民族大学课程设计报告
系(部、中心) 材料科学与工程学院
姓名学号
专业材料科学与工程班级材料(一)班
同组人员
课程名称特陶课程设计
设计题目名称无压烧结碳化硅陶瓷环的生产工艺计
起止时间 2011-5-23-2011-6-5
成绩
指导教师签名
北方民族大学教务处制
目录
一、产品简介………………………………………………..2
碳化硅陶瓷的发展情况……………………………………….2
SIC结晶形态和晶体结构……………………………………2
本方案的目的及意义…………………………………………2
二、工艺概述………………………………………………3
SiC原料的制备………………………………………………3
…………………………………………………….3
浆料的制备过程……………………………………………..3
喷雾造粒………………………………………………..........3
SiC陶瓷的成型……………………………………...3
碳化硅陶瓷的烧结…………………………………….4
SiC陶瓷烧结特点…………………………………………..4
添加剂的作用………………………………………………..4
SiC的烧结方法………………………………………….6
精密加工……………….…………………………………9
三、生产技术要求………………………………………10
SiC粉体的制备技术要求……………………………………10
…………………………………………10
…………………………………………11
…………………………………………………11
四、生成设备………………………………………………12
本方案选择的设备………………………………………….12
设备详述……………………………………………………..13
五、SiC陶瓷性能检测及结果分析………………….22
六、参考文献…………………………………………...25
七、小结………………………………………………………..25
附录一:SiC陶瓷成型采用的模具及产品……………………….26
附录二:SiC陶瓷生产工艺流程图……………………………..26
附录三:SiC生产工艺平面布置图……………………………….27
一、产品简介
碳化硅陶瓷的发展情况
碳化硅(SiC)陶瓷是以SiC为主要成分的陶瓷,SiC在自然界中几乎不存在,只在陨石中偶有发现。1893年美国人Acheson最早用SiO2碳还原法(SiO2+3C=SiC+2CO(g))人工合成SiCf粉末,该法至今仍是碳化硅粉体合成机材料制备的主要方法,其后又建立了硅-碳直接合成法、气相沉积法、激光法、有机前驱体法等。
随着现代科学技术的发展,尤其是共价键材料烧结理论的建立,从20世纪60年代以来,碳化硅作为结构材料使用,在此之前主要用于磨料、耐火材料和发热元件的使用。1974年美国科学家Prochazka首先成功地采用亚微米级β-SiC和少量的B、C添加剂作原料,通过无压烧结工艺制得了致密的碳化硅陶瓷。从此,碳化硅成为非常重要的高温结构材料,已形成一个新兴产业。
SiC结晶形态和晶体结构
碳化硅是共价键非常强的化合无,其晶体结构的基本结构单元是SiC4和SiC4配位四面体,通过定向的强四面体SP键结合在一起,并有一定程度的极化。,,由此可以确定Si-C键的离子键性仅占12%左右。四面体共边形成平面层,并以定点与下一叠层四面体相连形成三维结构,由于四面体的堆积次序的不同,可以形成不同的结构,至今已发现几百种变体,常见的晶型有六方晶系的α-Si和立方晶系β-SiC。
α-Si有上百种变体,其中最主要的是4H、6H、15R、等。4H、6H属于六方晶系,在2100℃和2100℃以上是稳定的;15R-SIC为菱面(斜方六面)晶系,在2000℃以上是稳定的。(H和R代表六方和斜方六面型)。
β-SiC只有一种,属立方晶系, 。β-SiC在2100℃以下是稳定的,高于2100℃时,β-SiC开始转变为α-Si,转变速率很慢,到2400℃转变速率迅速,这种转变在一般情况下是不可逆的,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为主。
本方案的目的及意义
碳化硅陶瓷的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高