無壓燒結碳化硅陶瓷防彈片的生產(chǎn)工藝設計

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1、WORD文檔下載可編輯目錄1前言12工藝流程22.1工藝的選擇22.1.1粉料的制備22.1.2成型方式22.1.3燒結方式32.2工藝流程圖43生產(chǎn)過程簡述43.1原料配比43.2生產(chǎn)工藝....................................................43.2.1漿料的制備過程53.2.2造粒及粉料性能檢測53.2.3成型63.2.4燒結63.2.5后續(xù)機械加工處理65主要設備簡介75.1電子天平75.2超聲波清洗器85.3三維混料機85.4噴霧干燥器95.5流速計105.6四柱式萬能液壓機105

2、.7模具115.8真空燒結爐126產(chǎn)品指標136.1粉料性能檢測136.2.2結果討論167小結17技術專業(yè)資料WORD文檔下載可編輯1前言碳化硅（SiC）在自然界中幾乎不存在，所以SiC是人工合成材料。隨后在隕石中偶然發(fā)現(xiàn)SiC化合物的存在。1893年美國人Acheson首先用SiO2碳還原法（SiO2+3C=SiC+2CO(g)）人工合成SiC粉末，該法至今仍是碳化硅粉體合成機材料制備的主要方法，其后又出現(xiàn)了硅-碳直接合成法、氣相沉積法、激光法、有機前驅(qū)體法等，所以碳化硅（SiC）陶瓷是以SiC為主要成分的陶瓷制品。SiC有著的化學穩(wěn)

3、定性好，但SiC本身很容易氧化，在SiC表面形成一層二氧化硅薄膜，進而氧化進程逐步被阻礙。高純度的SiC一般用于制造高性能陶瓷與電熱元件，純度大于98.5％的SiC絕大部分用于制造磨料與耐火材料。而制備得SiC陶瓷具有很高的硬度、高溫強度高、抗氧化性好、耐腐蝕和良好的熱導率等優(yōu)點，因此成為重要的高溫陶瓷材料。SiC陶瓷是非氧化物陶瓷中抗氧化性能最好的一種。碳化硅陶瓷不僅在高新技術領域發(fā)揮著重要的作業(yè)，而且在冶金、機械、能源和建材化工等熱門領域也擁有廣闊的市場。SiC有兩種主要的晶型：一種是β-SiC，有類似于閃鋅礦結構的立方晶系結構；另一

4、種是α-SiC，是類似于纖鋅礦的六方晶系結構。通常情況下β-SiC和α-SiC之間的轉(zhuǎn)化是不可逆的，但是在2000℃一下合成的SiC主要是β-SiC，在2200℃以上可以合成α-SiC。SiC在不同物理化學環(huán)境下能形成不同的晶體結構，這些成分相同，形態(tài)，構造和物理特性有差異的晶體稱為同質(zhì)多相變體，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的SiC多相變體有200多種。SiC是非常強的共價鍵化合物，其晶體結構的基本結構是配位四面體，通過定向的強四面體SP鍵結合在一起，并有一定程度的極化，主要區(qū)別在于SiC四面體的堆積次序不同。SiC是共價鍵材料，很難燒結。傳統(tǒng)的SiC耐

5、火材料和發(fā)熱體一般是采用添加硅酸鋁質(zhì)或者高鋁質(zhì)材料作為結合劑來進行燒結，但是致密度不高，強度和其他力學性能也不好。經(jīng)過近一二十年的發(fā)展有著以下工藝：（1）反應結合SiC；（2）無壓燒結SiC；（3）熱等靜壓燒結SiC；其中無壓燒結SiC工藝，在微米級別的SiC粉體中加入適量的助燒劑（如：B、C、Al等），混磨均勻后，可根據(jù)制品成型要求成型，然后在2100-2200℃的氣氛中、1atm下燒結，可以得到相對密度為96％-98％的制品[1]-[2]。故本實驗采用無壓燒結法。我國是SiC原料生產(chǎn)大國，又具有廣泛的工業(yè)和高技術需求，此外由于SiC制

6、品的需求是覆蓋整個材料的高、中、低檔，有利于產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；虼丝梢赃M行SiC制品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)和研制[3]。技術專業(yè)資料WORD文檔下載可編輯2工藝流程2.1工藝的選擇碳化硅陶瓷不僅具有很高的強度和硬度以及優(yōu)異的抗熱沖擊能力，而且具有可靠地化學穩(wěn)定性和抗蠕變性等特點。由于其化學鍵特點，碳化硅陶瓷在燒結時原子擴散速率很低，燒結驅(qū)動力小，不易燒結致密，必須引入燒結助劑或提高粉體燒結活性以及采用一些特殊工藝手段才能獲取高致密的碳化硅陶瓷材料。在制備結構陶瓷過程中，素坯密度和微觀均勻性將直接影響材料的燒結行為、陶瓷的微觀結構和力學性能，而原料粉體

7、顆粒形狀、大小分布和流動性對其成型性能有著很大的影響。2.1.1粉料的制備［4］噴霧干燥造粒工藝是將混合好的漿料直接噴霧到熱空氣中，在非常短的時間內(nèi)干燥，避免了各組分的良團聚和沉降分離，保持了漿料原有的均勻性；同時漿料霧化均勻，得到的粒度分布均勻，流動性好，適合連續(xù)自動成型球形顆粒，從而有利于提高素坯的密度、均勻性和燒結性能；而且可以改善成型車間的空氣質(zhì)量，保護工人身體健康。故在本次試驗中采用此工藝。由于各種成分或添加劑的粒度、密度、分散性等各不相同,為保證混料過程中各組分之間的均勻分散,對混合過程的濕化學工藝和條件需要進行嚴格的控制。如

8、果采用簡單的混合-烘干-過篩-造粒工藝路線,粉料質(zhì)量將很難保證。本文中采用壓力噴霧造粒的方式對SiC粉體進行噴霧造粒處理.2.1.2成型方式在特種陶瓷制品生產(chǎn)過程中,成形是塑造制品形體的手段。