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《無壓燒結(jié)碳化硅陶瓷防彈片的生產(chǎn)工藝設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、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(jié)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(jié)63.2.5后續(xù)機(jī)械加工處理65主要設(shè)備簡介75.1電子天平75.2超聲波清洗器85.3三維混料機(jī)85.4噴霧干燥器95.5流速計105.6四柱式萬能液壓機(jī)105.7模具115.8真空燒結(jié)爐126產(chǎn)品指標(biāo)136.1粉料性
2、能檢測136.2.2結(jié)果討論167小結(jié)171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(jī)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(jī)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(xué)穩(wěn)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(jìn)而氧化進(jìn)程逐步被阻礙。高純度的SiC一般用于制造高性能陶瓷與
3、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(qiáng)度高、抗氧化性好、耐腐蝕和良好的熱導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，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(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作業(yè)，而且在冶金、機(jī)械、能源和建材化工等熱門領(lǐng)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(jié)構(gòu)的立方晶系結(jié)構(gòu)；另一種是α-SiC，是類似于纖鋅礦的六方晶系結(jié)構(gòu)。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
4、上可以合成α-SiC。SiC在不同物理化學(xué)環(huán)境下能形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，這些成分相同，形態(tài)，構(gòu)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(qiáng)的共價鍵化合物，其晶體結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)是配位四面體，通過定向的強(qiáng)四面體SP鍵結(jié)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(jié)。傳統(tǒng)的SiC耐火材料和發(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(jié)合劑來進(jìn)行燒結(jié)，但是致密度不高，強(qiáng)度和其他力學(xué)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(yīng)結(jié)合SiC；（2）無壓燒結(jié)SiC；（3）熱
5、等靜壓燒結(jié)SiC；其中無壓燒結(jié)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(jié)，可以得到相對密度為96％-98％的制品[1]-[2]。故本實(shí)驗(yàn)采用無壓燒結(jié)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(shù)需求，此外由于SiC制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)?；?，因此可以進(jìn)行SiC制品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)和研制[3]。第19頁共20頁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(qiáng)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(xué)穩(wěn)定性和抗
6、蠕變性等特點(diǎn)。由于其化學(xué)鍵特點(diǎn)，碳化硅陶瓷在燒結(jié)時原子擴(kuò)散速率很低，燒結(jié)驅(qū)動力小，不易燒結(jié)致密，必須引入燒結(jié)助劑或提高粉體燒結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)行為、陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，而原料粉體顆粒形狀、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(tuán)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
7、利于提高素坯的密度、均勻性和燒結(jié)性能；而且可以改善成型車間的空氣質(zhì)量，保護(hù)工人身體健康。故在本次試驗(yàn)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(xué)工藝和條件需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。如果采用簡單的混合-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(jìn)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。用戶對陶瓷制品的性能和質(zhì)量要求各異,這就使陶瓷制品的形狀、大小、厚薄等不同
