碳化硅电火花烧结的致密化行为的研究

发布时间：2024-03-22 22:47

　　电火花烧结是一种先进的快速成型技术，它能够在低于熔点的温度下使材料快速致密成型。随着对工件性能要求的不断提高，强度高而质量小的材料越来越受到人们的青睐，电火花烧结工艺已经成为生产这种新型高性能材料重要手段。碳化硅纳米颗粒的电火花烧结技术可以用于制造具有纳米晶结构的轻质陶瓷复合材料。更有研究表明降低碳化硅的晶粒尺寸有助于提高陶瓷材料的强度与韧性。然而，电火花烧结过程中的热与电的传导和力学过程也比较复杂，电火花的烧结机制尚不明确。从以往大量的电火花烧结致密化过程的研究中可以发现，塑性变形、表面扩散、晶界扩散等驱动机制都可能存在于电火花烧结的致密化过程中。但是电火花烧结致密化行为的本质特征还仍然在讨论之中。 有研究人员应用有限元模拟的方法来研究烧结腔内的温度场、电场和压力场。但是传统的有限元模拟无法直接观察到电火花烧结各个阶段的烧结致密化机制。分子动力学模拟能够从分子或原子尺度研究电火花烧结过程中传统方法无法观察到的现象及规律。关于纳米颗粒烧结过程的模拟研究大多采用经典的两球模型，这种模型能够从最基本的烧结颈增长机制来解释烧结现象，但却不能反映出孔隙度等性能，无法表现真实的烧结过程。为此，本...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1烧结工艺种类

传统的机械加工技术已经无法满足这样高标准的要求，成功制备满足需求的高性能材料变得迫在眉睫。因此，如何应用高科技手段制关键领域要求的高性能材料成为科研人员的关注热点。烧结工艺作为一门艺术和材料制备方法源远流长。如我国的陶瓷烧在烧结工艺的发展史上谱写了浓墨重彩的一笔，如今烧结工艺已经....

图1.2电火花烧结原理

1—压力传感器；2—上电极；3—真空室；4—上冲头；5—粉末颗粒；6—热电偶；7—观察窗口；8—模具；9—下冲头；10—下电极；11—压力传感器图1.2电火花烧结原理图1.3为电火花烧结系统设备图。电火花烧结系统由以下几部分组成：能够产生垂直的单轴压力的装置；与水冷系统结....

图1.3电火花烧结系统

图1.3电火花烧结系统火花烧结的主要特点是升温速度快、烧结时间短、烧结温度低，要输入较多的能量，而且可以控制烧结材料的纳米结构，使得电一项非常有发展前景的技术。电火花烧结国内外研究现状在二十世纪三十年代初期，美国的科学家便提出了利用脉冲电流即电火花烧结。但是直到1965年....

图2.1周期性边界条件中原子的运动方式

图2.1周期性边界条件中原子的运动方式小结绍了分子动力学模拟的基本理论及设计方法，根据碳化定了模拟条件。本文的烧结模拟过程选择等温等压系综边界条件，采取Erhart-AlbeTersoff势能函数模型及Ve行分子动力学模拟，开展后续研究。

本文编号：3935063