反应烧结SiC陶瓷材料的制备及其结构与性能硕士论文.pdf 全文免费在线阅读

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反应烧结SiC陶瓷材料的制备及其结构与性能Reaction sintered SiC ceramic materials preparation, structure and properties作者姓名束成祥学位类型学历硕士学科专业材料物理与化学研究方向材料结构与性能导师及职称汤文明教授2013年4月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名:(工作单位、职称)主席:杨磊中国电科集团43所研究员委员:郑治祥合工大材料学院教授辛红星中科院固体物理研究所研究员陈国宏安徽省电力科学研究院高级工程师吕君合工大材料学院副教授导师:汤文明独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标志和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得合肥工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字:束成祥签字日期:2013年4月20日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解合肥工业大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅或借阅。本人授权合肥工业大学可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者签名:束成祥导师签名:汤文明签字日期:2013年4月20日签字日期:2013年4月20日学位论文作者毕业后去向:工作单位:电话:通讯地址:邮编反应烧结SiC陶瓷材料的制备及其结构与性能摘要近年来,以反应烧结SiC陶瓷为代表的先进结构陶瓷已广泛应用于机械密封领域。在石油、化工等行业中,输送泵、搅拌机等设备在高温高压、腐蚀、磨损的严酷条件下工作,对密封件材料的性能也提出更高的要求。为了进一步提高陶瓷密封材料的性能,需对其制备工艺、结构与性能的关系进行深入研究。陶瓷密封材料的耐磨性能关系到制品的质量及使用寿命,该方面的研究也尤为重要。本文选用粒径为7 μm的SiC粉体,采用反应烧结工艺制备致密的SiC陶瓷材料,研究了反应烧结SiC陶瓷材料的物相组成、显微组织结构、力学性能及其断裂特征,研究了主要工艺参数对反应烧结SiC陶瓷材料显微结构与力学性能的影响。采用环块式摩擦磨损方式,以某进口常压烧结SiC陶瓷为对磨环,反应烧结SiC陶瓷为摩擦块,研究反应烧结SiC陶瓷材料在干态和滴油润滑状态下的摩擦磨损性能。当压制压力为117 MPa时,SiC陶瓷素坯中的SiC颗粒和纳米炭黑粉体分布均匀,且具有三维联通的孔隙结构,有良好的Si熔渗性能。1550℃反应烧结SiC陶瓷材料中的SiC含量高,游离Si含量少,密度达到3.01g·cm-3,抗弯强度达到410MPa,洛氏硬度(HRA)达到95,综合性能达到陶瓷机械密封件的技术要求。反应烧结SiC陶瓷材料由α-SiC、β-SiC及Si三相构成。在液相Si熔渗过程中,坯体中的C向液相Si中扩散形成饱和溶液,并在α-SiC颗粒表面或缺陷处析出β-SiC,遵循溶解-沉淀机制。反应烧结SiC陶瓷在干态下的摩擦磨损过程分为三阶段。分别为跑合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。磨损机制主要是磨粒磨损和氧化磨损,摩擦系数大,磨损量大。在滴油润滑条件下,其摩擦磨损过程分为两阶段。分别为跑合阶段、稳定磨损阶段,摩擦系数小,磨损量小。陶瓷摩擦块间的油膜会降低摩擦块与对磨环的接触,减小对磨面的磨损和疲劳,磨损面不易剥落、剥落的磨粒也易被流动的润滑油带走,减少了剥蚀磨损和磨粒磨损的程度,磨损量也相应降低。载荷增加,反应烧结SiC陶瓷的磨损量及摩擦系数均增大,但在干磨损条件下,这两个数值更大。总的来说,反应烧结SiC陶瓷具有优良的耐磨性能。关键词:反应烧结SiC;物相构成;显微结构;力学性能;摩擦磨损Reaction sintered SiC ceramic materials preparation, structure and propertiesABSTRACTIn recent years, advancedstructural ceramics, represented byreaction sintered SiC ceramics, arewidely usedin the mechanical sealindustry.In the petroleum, chemical industries, pumps, blenders and othersusually workin the tough condition ofhigh-temperature and high-pressure, corrosionand wear. Therefore, higherpropertiesof the seal materials are required. In order to improve the propertiesof theseceramic materials, the preparation processof them should be optimized, and relationship between microstructureand properties should be clarified. Because wear resistanceof the seal ceramics hasgreat effect onthe quality and servicinglife ofthem, study on the wear resistance of the seal ceramicsis very important.In this paper, fine SiC powder of 7 μm in diameterwas chosen as raw materials. Dense SiC ceramic materials were prepared through areaction sintering technique. Phases, microstructures, mechanical properties and fractographies of the reaction sintered SiC ceramics were studied, accordingly. Effects of main technical parameters on the microstructures and mechanical properties of the reaction s

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