电火花机械复合磨削反应烧结SiC陶瓷的表面特征

研究了基于电火花机械复合磨削技术加工的反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷的表面特征。用电火花机械复合磨削(EDDG)、电火花磨削(EDG)以及普通磨削(CG)三种方法加工RB-SiC陶瓷,并采用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对加工后的SiC陶瓷的表面粗糙度、表面形貌及微观裂纹进行测量和对比试验,获得了RB-SiC陶瓷的EDDG加工特性。实验显示:EDDG加工的RB-SiC陶瓷的表面粗糙度优于EDG加工的表面粗糙度,为0.214 9μm,但比CG加工的表面粗糙度0.195 6μm略差。对加工后的SiC陶瓷表面形貌观察显示,传统磨削加工后的表面存在明显划痕,EDG加工表面主要由放电凹坑组成,而EDDG加工表面同时存在放电凹坑和磨削划痕;另外,传统磨削表面也存在磨削裂纹和晶界裂纹,但EDG加工后的表面只存在热裂纹,而EDDG加工后的表面存在磨削裂纹和热裂纹,不过热裂纹可以用金刚石磨粒磨削去除。对比实验显示RB-SiC陶瓷的EDDG加工与EDG和CG加工获得了不同的表面特征。

反应烧结SiC陶瓷的研究进展

反应烧结是SiC陶瓷的一种重要制备工艺。本文分析了传统反应烧结工艺制备SiC陶瓷的不足,介绍了一些新型制备工艺;讨论了其烧结机理。并提出一些相关思考及展望。

光伏硅线切割废料制备反应烧结SiC陶瓷

以光伏硅切割固体废料为主,外加碳化硅粉、炭黑、胶体石墨在真空烧结炉中制备反应烧结碳化硅。主要分析了线切割固体废料化学组成、物相组成、显微形貌和粒度分布等,并研究了炭粉的种类和硅的含量对反应烧结碳化硅陶瓷的影响。结果表明:该切割废料中的主晶相为Si和6H-SiC,其中Si的含量为60.00%,SiC含量为25.00%,Fe的含量3.51%,Cu的含量0.08%,其他物质为11.47%。切割废料的体积平均粒径约为11.16 μm,表面积平均粒径为1.95 μm,D50为6.34 μm。烧成温度为1600℃采用真空烧结,当配方中硅的含量为30.00%时,采用炭黑为碳源,制得样品体积密度为2.67g/cm3,吸水率为2.30%,显气孔率6.10%,相同配方采用的炭粉为胶体石墨时,试样的体积密度2.39 g/cm3,吸水率8.88%,显气孔率21.23%。

Si含量对反应烧结SiC陶瓷热电性能的影响

采用可控溶渗反应烧结法制备了致密SiC陶瓷，研究了不同Si含量对反应烧结SiC陶瓷热电性能的影响。经研究发现，反应烧结SiC陶瓷中Si的存在使SiC陶瓷的电阻率急剧下降，大大改善了SiC陶瓷的电学性能；同时Si也改变了SiC陶瓷塞贝克系数随温度的变化趋势，即没有添加Si元素的SiC陶瓷的塞贝克系数随温度的升高逐渐增大，而添加Si元素的SiC陶瓷的塞贝克系数随温度的升高逐渐减小；总的来看，随着Si含量的增加，SiC陶瓷的塞贝克系数扣电导率不断增大，因此Sic陶瓷的功率因子不断提高，而且随着温度的升高，Si含量对SiC陶瓷热电优值的影响越来越明显，当含量为15％时，材料的热电优值是SiC烧结体的30倍。

成型压力对β-SiC晶须增强反应烧结SiC材料性能的影响

采用3种粒度的α-SiC颗粒为骨料,以硅粉、石墨粉为合成β-SiC基质的原料,通过埋碳烧成法制备反应烧结碳化硅材料。研究了成型压力对反应烧结SiC的相组成、微观结构以及性能的影响,采用XRD、SEM等测试手段对材料的组成、结构与性能进行了表征。研究结果表明:β-SiC晶须是通过气固机制合成,其合成反应抑制了结构致密化。随着成型压力的增加,致密度升高,β-SiC晶须生成量呈减少趋势。成型压力为12 MPa时制备的材料性能最优,其中吸水率为8.37%,气孔率21.08%,体积密度为2.37 g/m^3,抗折强度达到40.7 MPa,断裂韧性为0.42 MPa·m1/2。

反应烧结SiC三维刚性骨架增强金属基复合材料

采用反应烧结制备工艺制备出具有强度高、耐高温、抗氧化、耐磨损等一系列优点的SiC三维刚性骨架。在SiC刚性骨架中压铸熔融金属,可制备出金属基复合材料。对制得的反应烧结SiC三维刚性骨架及其金属基复合材料做了X射线、电镜观察。结果表明,用这种方法制备的复合材料有优异的比强度、比模量、耐磨性、良好的耐热性及抗冲击性,可广泛应用于军工行业及民用高技术。

反应烧结SiC制备SiC/B_4C复合材料的研究

基于反应烧结SiC制备出相对密度较高的SiC/B4C复合材料,并探讨原料中C含量对SiC/B4C复合材料物相、显微结构、体积密度、力学性能的影响。结果表明,SiC/B4C复合材料的相组成为B4C、SiC、Si、B13C2和B12.97Si0.03C2。SiC/B4C复合材料的显微组织为:SiC相和B4C相均匀分布,游离Si填充在B4C相和SiC相的空隙处,且形成了连续相。随着原料中C含量的增加,复合材料的力学性能整体呈现先增加后降低的趋势。原料中C最佳添加量为10%(质量分数),对应SiC/B4C复合材料的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为24.4GPa、361.3MPa和4.41MPa·m1/2,复合材料开口气孔率和体积密度分别为0.19%和2.58g/cm3。

纯碳坯渗硅制备反应烧结碳化硅的研究

以石油焦粉制备纯碳素坯高温渗硅的方法制备了反应烧结碳化硅陶瓷。研究表明 ,素坯的碳含量 (或孔隙率 )对材料的最终物相组成有决定性的影响 ;合成 Si C时的热效应以及反应过程中的体积效应 ,是影响石油焦坯体烧结的根本原因 ;烧结时间短使晶粒细化 ,是材料强度提高的主要原因。 90 %理论碳含量的素坯渗硅后 ,所得材料的密度为 3.0 8～ 3.12 g/ cm3,强度为 (5 5 0± 30 )

难加工材料超高速磨削亚表面损伤研究

航空航天领域关键零部件往往采用高性能难加工材料制成,极差的可磨削性使得材料的高质高效加工成为难以突破的瓶颈。本文提出采用超高速磨削方法解决上述问题,并针对多种具有代表性的航空航天领域工程材料,包括钛合金、镍基高温合金、反应烧结碳化硅及铝基碳化硅开展超高速磨削试验,对材料表面完整性进行了表征和分析讨论。结果表明,超高速磨削可提高工件表层材料的应变梯度和温度梯度,改善难加工金属、陶瓷、复合材料的可磨削性,降低亚表面损伤深度,提高材料去除效率。本文的探索性研究为航空航天难加工材料零部件的高质高效加工提供了一条可行的技术路线,具有广阔的应用前景。