氮化硅结合碳化硅制品凝胶注模工艺研究
发布时间：2020-12-15 14:22
为了解决目前出现的大尺寸异型氮化硅结合碳化硅制品的成型工艺问题,避免传统成型工艺中坯体成型有缺陷,后续加工困难,以及实际操作中使用传统凝胶注模成型工艺中凝胶体系的安全性问题,实现实际生产中环保安全的凝胶注模成型工艺制备氮化硅结合碳化硅大尺寸异型制品。本研究采用环保的琼脂糖凝胶体系,采用凝胶注模工艺技术制备氮化硅结合碳化硅制品,制备具有出高固相含量、低粘度的Si C/Si浆料,然后注模成型坯体,在N2环境下进行烧结,制备氮化硅结合碳化硅制品。主要研究内容如下:以坯体的抗压强度和体积密度为考察指标,研究了固相含量、分散剂含量、浆料PH值,琼脂糖含量对坯体成型效果的影响。正交试验结果表明各因素对坯体抗压强度和体积密度的影响程度为:固相含量>分散剂含量>琼脂糖含量>PH值含量。分析方差结果表明固相含量、分散剂含量和琼脂糖含量对坯体抗压强度和体积密度的影响达到显著水平,并确定最优工艺参数范围。针对浆料粘度过大（普遍大于10000 m Pa·s）问题,利用触变性规律,采用浆料-模具联合振动辅助凝胶注模工艺。试验结果表明:浆料振动状态下,黏度迅速降低,均匀稳定快速的注入到模具中。在...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固相含量不同的坯体SEM图
西安建筑科技大学硕士学位论文图 5.8-5.10 分别为琼脂糖含量与生坯抗压强度、体积密度与气孔率的关系图中表明，坯体的抗压强度随着琼脂糖含量的增加先升高后下降。随着琼脂糖含量由1wt%增加到2wt%时，SiC/Si坯体平均抗压强度由2.25MPa升高到3.58MPa。坯体的体积密度随着琼脂糖含量的增加先迅速升高后缓慢增加并趋于平稳。坯体的气孔率随着琼脂糖含量的增加先迅速降低后缓慢增加。这是由于随着坯体中琼脂糖含量的增加，琼脂糖交联反应强度增强，生成的三维网状结构更加紧密。网络结构原位固定住的浆料颗粒更加紧固，提高了坯体的致密度与强度。当琼脂糖含量继续增加到到 2.5wt%时，抗压强度降低，，气孔率升高，这是由于琼脂糖含量过高时，浆料粘度过大，注模时浆料流动性较差，均匀性差，琼脂糖分子过多，也会造成颗粒的团聚过多。因此，琼脂糖含量应保持在 2wt%，SiC/Si 生坯抗压强度最佳。
西安建筑科技大学硕士学位论文浆液注模成型过程中，会产生气泡。模具与浆料之间存在气体，且排除不充分的去造成坯体表面有气孔瑕疵不光整。注模过程中的气泡可以通过调整模具或者对其进行表面处理来消除气孔造成的缺陷，或者降低浇注速度。因此，主要是前者使内部泡沫难以消除。通常浆料消泡的方法按性质分为两种（化学消泡法和物理消泡法）。化学消泡方法是将消泡剂加入悬浮液中以防止气泡形成并消除浆液中存在的气泡。其原理是取代分散剂分子在气泡表面的吸附，减少液膜的形成，降低气泡的稳定性[59]。因此，考虑在浆液中加入少量有机硅消泡剂。物理泡沫法是指在化学成分条件下不改变溶液，通过混合，离心，改变温度或压力条件使浆料中的气泡发生破裂[59]，本试验采用首先抽搅拌浆料方法对浆料进行消泡操作，然后加入消泡剂继续搅拌，最后在抽真空的状态下，对浆料进行注模。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮化硅结合碳化硅材料的氮压控制烧成[J]. 梁振海,任世理,侯撑选,闫开放,孙文瑞. 陶瓷. 2015(03)
[2]氮化硅结合碳化硅耐磨材料在矿山机械的应用[J]. 赵军伟,常永强,聂飞,林峰. 中国矿业. 2014(04)
[3]陶瓷冷等静压成型技术[J]. 鲁燕萍. 真空电子技术. 2011(04)
[4]反应烧结氮化硅-碳化硅复合材料的氮化机理[J]. 李勇,朱晓燕,王佳平,陈俊红,薛文东,孙加林. 硅酸盐学报. 2011(03)
[5]特种陶瓷材料的研究进展[J]. 葛伟青. 中国陶瓷工业. 2010(05)
[6]凝胶注模成型技术的研究与进展[J]. 王小锋,王日初,彭超群,李婷婷,罗玉林,王超,刘兵. 中国有色金属学报. 2010(03)
[7]氧化铝凝胶注模成型的工艺研究[J]. 余琴仙,包镇红,苗立峰. 中国陶瓷. 2009(08)
[8]PEG对Al2O3陶瓷凝胶注模成型坯体表面起皮的抑制研究[J]. 张玉军,张兰,何洪泉,龚红宇. 人工晶体学报. 2007(06)
[9]特种陶瓷成型方法[J]. 姬文晋,黄慧民,温立哲,舒绪刚. 材料导报. 2007(09)
[10]氮化硅结合碳化硅砖的性能和应用[J]. 侯春玲,刘华平,李天学,邵淑英. 有色冶金节能. 2007(01)
博士论文
[1]大尺寸碳化硅结构陶瓷件制备研究[D]. 李县辉.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]环保体系凝胶注模成型AlN/C复合材料及力学性能研究[D]. 施磊.哈尔滨理工大学 2016
[2]氮化铝凝胶注模成型工艺研究[D]. 黄林芸.华中科技大学 2015
[3]多糖凝胶在陶瓷凝胶注模成型中的应用[D]. 张艳学.中北大学 2014
[4]氮化硅/碳化硅陶瓷复合材料研究[D]. 李康.南京理工大学 2012
本文编号：2918429
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固相含量不同的坯体SEM图
西安建筑科技大学硕士学位论文图 5.8-5.10 分别为琼脂糖含量与生坯抗压强度、体积密度与气孔率的关系图中表明，坯体的抗压强度随着琼脂糖含量的增加先升高后下降。随着琼脂糖含量由1wt%增加到2wt%时，SiC/Si坯体平均抗压强度由2.25MPa升高到3.58MPa。坯体的体积密度随着琼脂糖含量的增加先迅速升高后缓慢增加并趋于平稳。坯体的气孔率随着琼脂糖含量的增加先迅速降低后缓慢增加。这是由于随着坯体中琼脂糖含量的增加，琼脂糖交联反应强度增强，生成的三维网状结构更加紧密。网络结构原位固定住的浆料颗粒更加紧固，提高了坯体的致密度与强度。当琼脂糖含量继续增加到到 2.5wt%时，抗压强度降低，，气孔率升高，这是由于琼脂糖含量过高时，浆料粘度过大，注模时浆料流动性较差，均匀性差，琼脂糖分子过多，也会造成颗粒的团聚过多。因此，琼脂糖含量应保持在 2wt%，SiC/Si 生坯抗压强度最佳。
西安建筑科技大学硕士学位论文浆液注模成型过程中，会产生气泡。模具与浆料之间存在气体，且排除不充分的去造成坯体表面有气孔瑕疵不光整。注模过程中的气泡可以通过调整模具或者对其进行表面处理来消除气孔造成的缺陷，或者降低浇注速度。因此，主要是前者使内部泡沫难以消除。通常浆料消泡的方法按性质分为两种（化学消泡法和物理消泡法）。化学消泡方法是将消泡剂加入悬浮液中以防止气泡形成并消除浆液中存在的气泡。其原理是取代分散剂分子在气泡表面的吸附，减少液膜的形成，降低气泡的稳定性[59]。因此，考虑在浆液中加入少量有机硅消泡剂。物理泡沫法是指在化学成分条件下不改变溶液，通过混合，离心，改变温度或压力条件使浆料中的气泡发生破裂[59]，本试验采用首先抽搅拌浆料方法对浆料进行消泡操作，然后加入消泡剂继续搅拌，最后在抽真空的状态下，对浆料进行注模。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮化硅结合碳化硅材料的氮压控制烧成[J]. 梁振海,任世理,侯撑选,闫开放,孙文瑞. 陶瓷. 2015(03)
[2]氮化硅结合碳化硅耐磨材料在矿山机械的应用[J]. 赵军伟,常永强,聂飞,林峰. 中国矿业. 2014(04)
[3]陶瓷冷等静压成型技术[J]. 鲁燕萍. 真空电子技术. 2011(04)
[4]反应烧结氮化硅-碳化硅复合材料的氮化机理[J]. 李勇,朱晓燕,王佳平,陈俊红,薛文东,孙加林. 硅酸盐学报. 2011(03)
[5]特种陶瓷材料的研究进展[J]. 葛伟青. 中国陶瓷工业. 2010(05)
[6]凝胶注模成型技术的研究与进展[J]. 王小锋,王日初,彭超群,李婷婷,罗玉林,王超,刘兵. 中国有色金属学报. 2010(03)
[7]氧化铝凝胶注模成型的工艺研究[J]. 余琴仙,包镇红,苗立峰. 中国陶瓷. 2009(08)
[8]PEG对Al2O3陶瓷凝胶注模成型坯体表面起皮的抑制研究[J]. 张玉军,张兰,何洪泉,龚红宇. 人工晶体学报. 2007(06)
[9]特种陶瓷成型方法[J]. 姬文晋,黄慧民,温立哲,舒绪刚. 材料导报. 2007(09)
[10]氮化硅结合碳化硅砖的性能和应用[J]. 侯春玲,刘华平,李天学,邵淑英. 有色冶金节能. 2007(01)
博士论文
[1]大尺寸碳化硅结构陶瓷件制备研究[D]. 李县辉.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]环保体系凝胶注模成型AlN/C复合材料及力学性能研究[D]. 施磊.哈尔滨理工大学 2016
[2]氮化铝凝胶注模成型工艺研究[D]. 黄林芸.华中科技大学 2015
[3]多糖凝胶在陶瓷凝胶注模成型中的应用[D]. 张艳学.中北大学 2014
[4]氮化硅/碳化硅陶瓷复合材料研究[D]. 李康.南京理工大学 2012
本文编号：2918429
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