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《陶瓷材料》5.3碳化物陶瓷.ppt

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《陶瓷材料》5.3碳化物陶瓷.ppt

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文档介绍

文档介绍:碳化物陶瓷
碳化物陶瓷主要分为两类:一类是非金属碳化物,如碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C);另一类是过渡金属碳化物,如碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC)等。
碳化物陶瓷以共价键为主,结合强度很高,因此,具有高熔点、高硬度、高弹性模量、良好的导热性和较低的热膨胀系数。
虽然碳化物种类繁多,但应用较广泛的主要有SiC、B4C、TiC等。
碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷材料具有高温强度大, 高温抗氧化性强、耐磨损性能好 ,热稳定性佳 ,热膨胀系数小, 热导率大, 硬度高 ,抗热震和耐化学腐蚀等优良特性. 在汽车、机械化工、环境保护、 空间技术、 信息电子 、能源等领域有着日益广泛的应用,已经成为一种在很多工业领域性能优异的其他材料不可替代的结构陶瓷。
不可替代哦
1891年美国的阿奇逊(Acheson)首先合成出SiC,长久以来, SiC主要用作磨料和耐火材料。直到20世纪50年代,通过添加剂热压烧结制备出致密SiC,使之成为重要的高温结构陶瓷材料,并引起科学界和工业界的广泛兴趣和关注。
SiC共有75种变体,其中α-SiC、β-SiC最为常见。β-SiC的晶体结构为立方晶系,是低温稳定相,温度高于1600℃,缓慢转变成α-SiC, α-SiC 为六方结构,主要的变体有4H、6H等。
SiC粉末的合成:
SiC在地球上几乎不存在,仅在陨石中有所发现。因此,工业上应用的SiC粉末都为人工合成。目前,合成SiC粉末的主要方法有:
一、Acheson法:
这是工业上采用最多的合成方法,即将石英砂和焦炭的混合物加热至1600-2500℃左右高温反应制得。因石英砂和焦炭中通常含有Al和Fe等杂质,在制成的SiC中都固溶有少量杂质。其中,杂质少的呈绿色,杂质多的呈黑色。
SiO2 + 3C → SiC + 2CO
二、化合法:
在一定的温度下,使高纯的硅与碳黑直接发生反应。由此可合成高纯度的β-SiC粉末。
Si + C → SiC
三、热分解法:
使聚碳硅烷或三******硅等有机硅聚合物在1200~1500℃的温度范围内发生分解反应,由此制得亚微米级的β-SiC粉末。
粉料成型技术的目的是为了得到内部均匀和高密度的坯体,成型是陶瓷生产过程的一个重要步骤。
成型过程就是将分散体系(粉料、塑性物料、浆料)转变为具有一定几何形状和强度的块体,也称素坯。成型的方法很多,且各有优缺点,主要可分为干法成型和湿法成型,其中干法成型包括模压成型和等静压成型,湿法成型包括注浆成型、流延成型、挤出成型、注射成型等成型方法。
将一定量的粉料填充模具内,在一定载荷下压制成型。该成型由于载荷为单向的,也称为单向压制成型。在成型过程中,由于模具填充的不均匀和压制过程本身造成坯体内密度存在变化。干压成形过程简单,生产量大,便于机械化,因此对于成型形状简单、小型的坯体颇为合适。但对于形状复杂、大型的制品采用一般的干压成形就有困难。
一、模压成型
等静压成型是将待压试样置于高压容器中,利用液体、气体、橡胶等介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压,当液体介质通过压力泵注入压力容器时,根据流体力学原理,其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。此时高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。坯体受力均匀,密度分布均一。
二、等静压成型