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    揭秘丨反應燒結法制備碳化硼陶瓷的方法及特點

    中國粉體網 2019/7/16 08:15:53 點擊 323 次

    導讀 碳化硼(B4C)陶瓷是一種具有高熔點(2427℃)、低密度(2.52g·cm-3)和良好中子吸收性的共價鍵化合物。

    中國粉體網訊  碳化硼(B4C)陶瓷是一種具有高熔點(2427℃)、低密度(2.52g·cm-3)和良好中子吸收性的共價鍵化合物。碳化硼陶瓷由于具有高硬度(維氏硬度為3770kg·mm-2),常被用作粗砂研磨材料和耐研磨構件;碳化硼半導體具有很高的高溫塞貝克系數,也是一種很有前途的材料。因此,碳化硼陶瓷是一種很有前景的工程材料。


    碳化硼陶瓷粉末的燒結方法主要有無壓燒結、熱壓燒結七星彩论坛区、熱等靜壓燒結、放電等離子燒結等。反應燒結是一種活化燒結碳化硼的方法七星彩论坛区,能有效強化碳化硼的燒結過程,主要包括無壓燒結和熱壓燒結。


    無壓燒結


    純的碳化硼無壓燒結致密化困難,影響碳化硼陶瓷致密度的主要因素為燒結溫度與粉末粒度。粉末越細、升溫速率越快越有利于提高陶瓷的致密度。粉末的粒度越小,比表面積越大,燒結的驅動力越大;顆粒表面面積和燒結溫度的增加可促進致密化燒結,產生較高的致密度(56%~71%)。


    研究表明,純碳化硼無壓燒結致密化最主要的條件是采用≤3μm的超細粉末且低含氧量七星彩论坛区,溫度范圍在2250-2350℃。


    無壓燒結所需的主要設備是冷壓壓制機和燒結爐。碳化硼陶瓷無壓燒結常用的成型方法有注漿成型七星彩论坛区、模壓成型、凝膠注模成型七星彩论坛区、冷等靜壓成型等。


    熱壓燒結


    熱壓燒結是指將干燥七星彩论坛区、混合均勻的碳化硼粉料填充入高強石墨模具內七星彩论坛区,一邊加熱一邊從單軸方向加壓七星彩论坛区,是成型和燒結相結合的一種燒結方法。其優勢之一是不需要單獨的成型工藝。


    碳化硼的無壓燒結可制備形狀復雜制品,但往往造成晶粒過度生長且含有3-7Vol.%的氣孔率,因此材料的強度和韌性偏低(σf<300MPa,KIC≤3MPa·m1/2)。而采用熱壓燒結技術七星彩论坛区,可獲得致密度更高和力學性能更好的碳化硼陶瓷。


    通常熱壓燒結條件為:真空或惰性氣氛壓力20~40MPa,溫度2200~2300℃,保溫時間0.5~2h。


    無壓燒結和熱壓燒結的工藝特點比較




    2019年8月27-28日由中國粉體網舉辦的“2019第二屆新型陶瓷技術與產業高峰論壇”上,東北大學教授茹紅強將做《反應燒結碳化硼陶瓷復合材料組織與性能的調控》的報告,屆時將會有更多關于反應燒結碳化硼陶瓷復合材料的講解,期待您的到來!


    專家簡介




    茹紅強:教授,博士生導師,材料與冶金學院副院長,東北大學科學技術處副處長(兼)。主要研究方向:先進陶瓷材料,特種耐火材料,粉末冶金新材料。主持和參加了二十多項國家、省、部級攻關項目的研究工作七星彩论坛区,完成國家、省部級鑒定四項七星彩论坛区。目前主持科研項目6項七星彩论坛区,其中國家“863”高技術項目二項,國家自然科學基金項目一項,軍工項目一項。首次成功合成高性能的Sialon/SiC復相材料,使這種優質材料低成本生產成為可能;開發研制的無壓燒結碳化硅陶瓷材料和無壓燒結碳化硼陶瓷材料,其材料性能已達到國際同類材料的先進水平。發表論文70多篇七星彩论坛区。兼任東北大學教育部材料先進制備技術工程研究中心常務副主任,中國硅酸鹽學會特陶分會理事。教授課程《先進無機非金屬材料》、《陶瓷材料學》七星彩论坛区、《無機材料物理化學》、《復合材料工藝與設備》、《粉體制備技術》。


    參考來源:

    宋艷艷.碳化硼陶瓷的無壓燒結

    聶丹.碳化硼陶瓷的制備工藝及其應用現狀

    楊亮亮.碳化硼陶瓷的燒結與應用新進展


    (中國粉體網編輯整理/墨玉)

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