金属微粉对碳化硅材料性能的影响

借鉴“塑性相成型的原理”,在纯碳化硅材料中加入不同质量百分比的金属硅粉、铝粉,研究了硅、铝粉加入后对纯碳化硅材料的成型性能以及烧后试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度的影响。结果表明:在纯碳化硅材料中分别加入硅、铝粉之后,由于金属的延展性,在成型过程中有利的填充了碳化硅颗粒间的空隙,使得干坯更加致密。在烧结过程中,少量的金属颗粒起到烧结助剂的作用,在高温烧结过程中形成液相,充填在关键的碳化硅间隙,使其通过液相烧结成致密体。     

颗粒级配和烧结助剂对碳化硅材料密度的影响

为了制备热镀锌内加热器保护套管用致密碳化硅材料,首先,以4种粒度(1、15、60和200μm)的碳化硅粉为原料,配制了10种颗粒级配不同的碳化硅混合料,以相同的工艺压制成型为坯体,检测坯体的体积密度,从中优选出体积密度最大的最佳颗粒级配。然后,取最佳颗粒级配的碳化硅混合粉,分别添加Al_2O_3、Y_2O_3配比不同的3种Al_2O_3-Y_2O_3复合烧结助剂,经混练、成型、烘干、烧成等工序制成碳化硅材料,检测其体积密度和相对密度,并观察其显微结构。结果表明:1)当碳化硅混合粉中200、60、15和1μm碳化硅粉的质量分数分别为55%、20%、20%和5%时,其成型坯体的体积密度最大;2)使用最佳颗粒级配的碳化硅混合粉,当添加的Al_2O_3-Y_2O_3复合烧结助剂中m(Al_2O_3)m(Y_2O_3)=5 12时,所得碳化硅材料的相对密度达到最大,碳化硅完全被玻璃相(钇铝石榴石)所包覆和黏结;3)综合比较,添加10%(w)的m(Al_2O_3)∶m(Y_2O_3)=5∶12的Al_2O_3-Y_2O_3复合烧结助剂的试样,烧后的相对密度最大。     

渗硅碳化硅材料结构与性能关系的研究

采用低廉石油焦碳分为原料制造全碳粉生坯，通过有机添加剂来调配生坯中碳的比例，以控制烧结体中游离硅（fsi）、游离碳（fC）含量（其中fs,fc为烧结中未反应的硅和碳），研究了全碳粉反应硅碳化硅（PCRSC）材料的结构与力学性能的关系，分析了渗硅碳化硅材料中游离硅、游了碳含量对抗弯强度的影响。结果表明：渗硅碳化硅材料中随游离硅含量的增加，其抗弯速度下降，并且二者呈直线关系，符合线性复合规则，另一方面，游离碳含量较高的渗硅碳化硅材料，尽管游离硅含量低，但其抗弯强度低于等量或较多游了硅含量的渗硅碳化硅材料的抗弯强度。     

成型方式对反应烧结碳化硅显微结构及强度的影响

本文以0.8μm改性SiC粉采用凝胶注模成型制备了超细晶反应烧结碳化硅陶瓷。研究了压制和凝胶注模两种成型方式对反应烧结碳化硅的微观结构及材料性能的影响。SEM分析显示,PF成型的素坯中微孔结构分布不均,GC成型的素坯中SiC与C相互包裹均匀分散,坯体的孔结构均匀;RBSC材料金相观察表明,采用常规的压汞仪测试不能真实反映素坯的孔结构。GC成型的RBSC中SiC和游离硅(fSi)的分布均匀细小是材料强度提高的主要原因。     

重结晶碳化硅材料的制备与应用研究进展

从原料纯度及颗粒形状、成型方法、烧结温度及烧结气氛等方面阐述了重结晶碳化硅材料的制备工艺及其特点,并与其他组成或性能相近的碳化硅材料做了对比;介绍了重结晶碳化硅材料的组成、结构与性能特点,重点介绍了重结晶碳化硅材料在高温强度、抗氧化性等方面的研究,并概述了重结晶碳化硅材料在高温窑具、柴油车尾气净化器等领域的应用情况。     

反应烧结碳化硅材料的抗热震性能研究

通过对比不同温差热震后材料的残余强度 ,对反应烧结碳化硅材料的抗热震性能进行了研究。结果表明 :反应烧结碳化硅材料的抗热震性能与显微组织密切相关 ,低游离硅含量与小粒径的反应烧结碳化硅材料具有较好的抗热震断裂性能 ,而高游离硅含量或大碳化硅粒径的材料具有相对优异的抗热震损伤性。对反应烧结碳化硅材料的抗热震性与显微组织的关系进行了探讨。     

碳化硅木质陶瓷的显微结构及力学性能

以汉麻秆芯碳化后的碳粉为原料,分别采用注浆和干压成型工艺制备素坯,通过反应烧结制备出碳化硅木质陶瓷.研究了注浆成型工艺中悬浮稳定剂的种类和添加量对浆料性能的影响.采用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等分析了碳化硅木质陶瓷的显微结构、物相组成及力学性能.结果表明:采用注浆成型制备的碳化硅木质陶瓷力学性能优异,实测的游离硅含量同理论计算结果一致,说明渗硅过程中硅碳反应充分,烧结体显微硬度、弯曲强度、弹性模量和断裂韧性分别为22.3 GPa、397 MPa、290 GPa和3.0 MPa·m1/2.     

立体光固化3D打印成型碳化硅陶瓷的烧结特性

立体光固化(SLA)作为碳化硅陶瓷材料3D打印的主流方法之一,具有广泛的应用前景。本文针对立体光固化成型的碳化硅素坯,进行了脱脂与反应熔渗试验,通过烧结过程中密度、强度、收缩率、微观结构的变化,研究了立体光固化成型碳化硅素坯的烧结特性。结果表明:脱脂后样品具有较低的烧结收缩率,特别是增材方向,为0.88%,脱脂后的坯体强度为0.26 MPa;光敏(UV)树脂的残留热解碳(PyC)呈网状结构连接碳化硅颗粒,热解碳局部出现断裂,同时样品沿打印层间出现微裂纹;反应熔渗后残留热解碳与硅反应生成β-SiC,连续相硅填充孔隙与层间微裂纹,样品体积密度为2.79 g/cm³,抗弯强度为183.99 MPa。     

反应烧结用碳化硅/酚醛树脂混合物成型特性研究

反应烧结是制备碳化硅材料的廉价工艺。结合热固性塑料成型技术，本文对加入酚醛树脂作为粘接剂和碳源的碳化硅粉体的成型性能进行了研究，并阐明了影响成型性能的因素。     

专利信息

纯碳粉水基分散一步法制造反应烧结碳化硅陶瓷材料的方法一种用水为分散剂,以纯碳粉取代碳化硅粉制造高性能反应烧结碳化硅陶瓷的方法,采用添加外加剂的方法制成高分散的水基泥浆(料),采用注浆、挤塑、凝胶注成型的方法制成生坯,用控制粉料粒径以及烧蚀剂、填充剂加入量的方法,调整生(素)坯的孔径分布和单位体积碳含量,生坯经干燥后,经1550～1650℃真空下或1850～2050℃氩气气氛下渗硅烧结2h,制得反应烧结碳化硅陶瓷材料。一种泡沫剂及其制备方法本发明公开了一种泡沫剂及其制备方法,其主要组成及含量为(重量百分比):骨胶1.55%～1.65%,松香3…     

类球形亚微米碳化硅粉体的制备

采用包混工艺将酚醛树脂和硅粉制备成粉体先驱体,然后经碳化和煅烧,制备出球形度好、粒径分布窄且均匀的亚微米碳化硅粉体,其平均粒径约为0.1μm.亚微米碳化硅粉体的生成过程为:硅-酚醛树脂核壳粉体先驱体经过800℃碳化处理生成硅-碳核壳粉料;在1 500℃烧结,液态硅与碳壳内层反应生成碳化硅层;在热应力和液态硅的冲击下碳化硅壳破碎,形成的亚微米碳化硅颗粒进入液态硅中,通过碳化硅生成、破碎的不断循环,新的碳化硅层不断向碳层推进直至完全生成亚微米碳化硅球形粉体.     

添加剂对二氧化硅包裹碳化硅材料性能的影响

本文利用碳化硅颗粒表面氧化生成的二氧化硅将碳化硅颗粒包裹起来的方法,制备了二氧化硅包裹碳化硅材料;借助XRD、SEM分析了加入不同添加剂对材料抗折强度及抗热震性等性能的影响。结果表明添加硅粉能提高二氧化硅包裹碳化硅材料的抗弯强度和抗热震性,而Cu粉和V2O5对材料的性能影响不大。     

碳化硅材料中游离硅及游离碳对性能的影响

研究了全碳粉反应渗硅碳化硅（PCRBSC）材料的结构与力学性能的关系。分析了渗硅碳化硅材料中游离硅（fsi),游离碳（fc)含量对抗折强度的影响。结果表明：参硅碳化硅材料中随游离硅（fsi)含量的增加,其抗折强度下降,并且二者呈直线关系,符合线性复合规划,另一方面,游离碳（fc)含量较高的渗硅碳化硅材料,尽管游离硅（fsi)含量低,但其抗折强度低于等量或较多游离硅（fsi)含量的渗硅碳化硅材料的抗折强度。     

成型工艺对反应烧结SiC材料性能的影响

本文研究了不同成型工艺对反应烧结碳化硅陶瓷材料的素坯及烧结体的显微结构、力学性能的影响。研究发现：用原位凝固工艺获得的素坯比用干压和注浆成型的素坯孔径分布更加均匀、具有单峰性,孔洞形状规则。干压和注浆成型的烧结体中有大块残C与残余Si,原位凝固工艺的烧结体则无此缺陷,且具有更好的力学性能。     

层压成型工艺制备近净成型反应烧结碳化硅材料的研究

采用层压成型工艺制备反应烧结碳化硅,其主要工艺步骤包括原材料料片的制备、层压成型、炭化及熔渗四步。材料在热压、炭化及熔渗后尺寸变化率分别为1.13%、1.65%与0.70%。碳化后得到的多孔体具有均匀的孔径分布,其中值孔径为0.23μm。制备的反应烧结碳化硅材料弯曲强度为269±23 MPa,弯曲模量为231±9 GPa,密度为3.016±0.003g/cm3,孔隙率为2.05±0.38%,实现了近净成型法制备高强度反应烧结碳化硅材料。     

硅/碳化硅材料显微特征与强度关系研究

通过改变坯体碳/碳化硅质量比,采用反应烧结方法制备了不同硅相含量和次生碳化硅分布形式的硅/碳化硅复合材料。探讨了该复合材料不同显微组织的形成机理。用三点弯曲法评价了材料强度与显微组织的关系,结合断口断裂模式,从热失配引起颗粒周围残余应力和界面能两个方面对强度-组织之间的关系进行了定性讨论。结果表明,硅/碳化硅相体积含量、碳化硅分布形态、热失配导致的残余应力是影响材料强度的主要因素,优化制备工艺参数是获得高性能材料的关键。     

微氧化对反应烧结碳化硅结构与性能的影响（英文）

以短切碳纤维为增强体,采用注浆成型和熔融硅渗透法制备了短纤维增强反应烧结碳化硅陶瓷,研究了微氧化对反应烧结碳化硅复合材料结构与性能的影响。结果表明:1 100℃微氧化处理,使反应烧结碳化硅复合材料表面形成了致密氧化硅薄膜,表面游离硅升华,同时,短纤维体积明显增加。微氧化处理使二氧化硅薄膜晶化产生方石英相,且方石英相含量随短纤维含量的增加而减少。微氧化产生的氧化硅薄膜能弥合材料表面微缺陷,当短纤维体积分数为30%时,反应烧结碳化硅的断裂韧性增加到5.8 MPa·m~(0.5)。     

反应烧结碳化硼/碳化硅坯体和烧结体的性能测试及分析

以聚乙烯吡咯烷酮作碳化硼和炭黑分散剂;四甲基氢氧化铵作碳化硅分散剂,分别以丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为单体和交联剂,采用凝胶注模工艺制备碳化硼/碳化硅坯体,再经过高温烧结,制备碳化硼/碳化硅烧结体试样.通过对凝胶注模成型反应烧结碳化硼/碳化硅坯体及烧结试样的性能研究表明:坯体的弯曲强度随着固含量的增加而增大,当固含量为55vol％时强度达到24.3 MPa.烧结体的断裂韧性随碳化硼含量的增加先提高后降低.最佳碳化硼含量为10wt％,此时断裂韧性可达到最大值5.07 MPa·m1/2.烧结体的硬度随着碳化硼含量的增加而增加,当碳化硼含量达20wt％时,硬度达到94.5HRA.     

高强度碳化硅陶瓷管材及其制造方法

正本发明公开了一种高强度碳化硅陶瓷管材及其制造方法,属于工程陶瓷材料技术领域。采用不同粒度的碳化硅陶瓷粉体为主要原料,利用石墨粉和纳米炭黑为结合剂,树脂为粘结剂,采用喷雾造粒工艺均匀混合,以纤维素为有机塑化剂,并加入润滑剂、通过真空练泥、陈腐和挤出成型获得管材坯体。坯体经过干燥固化和高温反应烧结,最后喷砂和热处理获得高强度碳化硅陶瓷管材     

炭黑对水基凝胶注模碳化硅/炭黑浆料及坯体性能的影响

研究了反应烧结碳化硅水基凝胶注模成形中炭黑对碳化硅/炭黑浆料及坯体性能的影响.研究了炭黑含量对浆料粘度以及固化时间的影响.随着炭黑含量的增加,成形坯体的线型收缩先减小后增大,坯体的强度则逐渐降低.显微结构分析表明炭黑和碳化硅颗粒通过三维网络结构形成均匀致密的坯体.