聚乙烯醇對SiC泥坯料性能的影響.pdf

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1、第25卷第1期中原工學(xué)院學(xué)報(bào)Vo1．25NO．12014年2月JOURNALOFZHONGYUANUNIVERSITY()FTECHN()L()GYFeb．，2O14文章編號：1671—6906《2014)01—0052—03聚乙烯醇對SiC泥坯料性能的影響張小立，蔣志強(qiáng)，蔡鳴。，馬宇青，段旭冉(1．中原工學(xué)院，鄭州450007；2．鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，鄭州450015；3．鄭州華碩精密陶瓷有限公司，鄭州450001)摘要：以聚乙烯醇為塑性劑，討論了陳腐時(shí)間、塑性劑含量和水含量對SiC泥料的塑性、伸長率、密度、氣孔率等性能的影

2、響．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在聚乙烯醇含量3、水含量3o、陳腐時(shí)間24h的條件下?？色@得以上性能參數(shù)的最佳值．關(guān)鍵詞：SiC；擠壓；聚乙烯醇中圖分類號：TOt74．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AD()I：10．3969／j．issn．1671—6906．2014．01．013碳化硅陶瓷材料因具有密度小、彈性模量大、熱導(dǎo)高的擠壓成型工藝將是解決這一問題的有力手段之率高、熱膨脹系數(shù)低、抗熱震和氧化性能良好，以及高溫強(qiáng)度適中、耐腐蝕性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛的研擠出料的塑性決定了工藝的可靠性和燒結(jié)制品的究和應(yīng)用．其應(yīng)用領(lǐng)域包括：①可用于高溫結(jié)構(gòu)材品質(zhì)．本文以聚

3、乙烯醇為塑性劑對擠壓碳化硅坯料的料，如發(fā)動機(jī)部件及氣輪機(jī)葉片、窯爐滾杠、耐火材料一些性能進(jìn)行了研究，并測試了烘干泥料的氣孑L率和等；②由于它的高彈性模量和低密度決定了它有很高密度等參數(shù)，從而為碳化硅擠壓成型工藝的控制提供的比剛度，可用于航空和航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料；③由于技術(shù)基礎(chǔ)．它的熱膨脹系數(shù)可以與Si、GaAs相匹配，且有半導(dǎo)體特性，因此可用作電子封裝材料和制作電子元件；④由實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法于碳和硅具有較低的原子序數(shù)，碳化硅陶瓷還可用作原子反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料．實(shí)驗(yàn)用的碳化硅粉平均粒度為21．380m，其粒對于碳化硅，日前已開發(fā)出

4、來的成型技術(shù)有：模壓度分布見圖1．塑性劑為聚乙烯醇(S)，和水混合在一成型、等靜壓成型、擠壓成型、注射成型和流延成型[3]．起，水用w表示．聚乙烯醇(S)所占重量比例分別為其中，擠壓成型因使用的粉料尺寸范圍寬而備受關(guān)注．3、5、10，水(w)所占重量比分別為3O、25、國外一些大公司已成熟應(yīng)用高效連續(xù)擠壓技術(shù)進(jìn)行生25，陳腐時(shí)間分別為24h、48h、72h．產(chǎn)，然而目前國內(nèi)該技術(shù)尚未穩(wěn)定和成熟．隨著我國各實(shí)驗(yàn)流程如下：相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)一步開放，加快開發(fā)具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的稱量SiC粉一加入塑性劑和水的混合物一和泥一碳化硅產(chǎn)品制備技術(shù)和提

5、高我國企業(yè)的綜合競爭能力陳腐一測塑性一擠壓成型一烘干一測量樣品干重一將是當(dāng)務(wù)之急．樣品放入沸水中煮1h一測量其濕重和水重一算出密目前，碳化硅由于成本問題使其應(yīng)用受到很大的度和氣孔率．限制．降低陶瓷材料成本的研究開發(fā)將是21世紀(jì)陶瓷利用MS一2000E激光粒度分析儀進(jìn)行原料粒度材料領(lǐng)域面I臨的最艱巨的任務(wù)．其中，連續(xù)化、自動化分析；利用ACS一15A型電子秤進(jìn)行物料稱重；利用收稿日期：2013—06—04基金項(xiàng)目：河南教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2011B430028)作者簡介：張小立(1969一)，女，甘肅武威人，副教授，博士．

6、第1期張小立，等：聚乙烯醇對SiC泥坯料性能的影響廠、．．l{＼}／～／／／§particlesize／p_m圖1實(shí)驗(yàn)用SiC粉的粒度分布圖自制針管式裝置進(jìn)行擠壓成型(擠壓壓力約3～5MPa)；利用wX一Ⅱ光電液塑限聯(lián)合測定儀進(jìn)行泥料塑性測試，同時(shí)利用模擬金屬拉伸試驗(yàn)的方法進(jìn)行泥坯料的拉伸，并計(jì)算相對伸長率以驗(yàn)證其塑性．泥料成型之后放在烘干設(shè)備中在l10℃下進(jìn)行8h的烘干，為之后測定氣孑L率和密度做準(zhǔn)備．利用水煮法進(jìn)行密度和氣孔率測試，并用托盤天平進(jìn)行稱重．2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析將陳腐]時(shí)間相同、聚乙烯醇和水不同配比下獲圖3泥料陳腐4

7、8h時(shí)塑限、伸長率對比圖得的樣品，進(jìn)行塑限和伸長率測試，將結(jié)果繪制在同一張圖中，選擇陳腐時(shí)間分別為24h、48h、72h，如圖2一圖4所示．將塑限和伸長率較佳的試樣進(jìn)行對比，列于圖5中，選出塑限和伸長率最佳時(shí)的參數(shù)為s3、W30、24h，即聚乙烯醇含量3、水含量3O、陳腐時(shí)間24h．將SiC泥料在塑性劑聚乙烯醇(s)作用下，不同陳腐時(shí)間的樣品的氣孔率和密度做對比，從3個(gè)陳腐時(shí)圖4泥料陳腐72h時(shí)塑限、伸長率對比圖間中選出較好的配方，如圖6圖8所示．將圖中的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行對比，分別得到氣孑L率最低且密度最高的塑性劑配方，如圖9所示．

8、從中選出最佳配方為S3、W30、24h，即聚乙烯醇含量3、水含量30、陳腐時(shí)間24h．再將圖4和圖8進(jìn)行對比，兩者的最佳配方圖2泥料陳腐24h時(shí)塑限、伸長率對比圖是一致的．《瞪中原工學(xué)院學(xué)報(bào)2014年第25卷·54·O8642O。6。5。E0●。。＼02—船01