反应烧结碳化硅陶瓷的制备及性能研究 rbsc（rbsc）的制造是由碳化硅粉额外的碳化硅粉组成的。它是在高温下通过添加少量碳粉而成的。此工艺存在着 SiC 原料的制造能耗高、污染大以及工艺路线长的缺点。研究了一种纯碳质原料反应烧结碳化硅(Pure Carbon Reaction Bonded Silicon Carbide——PCRBSC)的制造工艺,采用低廉的石油焦为碳质原料,以金属硅融渗纯碳质素坯的方法,在一次高温过程中完成 SiC 材料的合成和致密陶瓷的烧结,并探讨了 PCRBSC 的烧结机理、工艺过程对材料显微结构以及机械性能的影响。该工艺免除了 SiC 的预先合成,可大大降低RBSC 材料的...
反应烧结碳化硅陶瓷的制备及性能研究 rbsc（rbsc）的制造是由碳化硅粉额外的碳化硅粉组成的。它是在高温下通过添加少量碳粉而成的。此工艺存在着 SiC 原料的制造能耗高、污染大以及工艺路线长的缺点。研究了一种纯碳质原料反应烧结碳化硅(Pure Carbon Reaction Bonded Silicon CarbidePCRBSC)的制造工艺,采用低廉的石油焦为碳质原料,以金属硅融渗纯碳质素坯的方法,在一次高温过程中完成 SiC 材料的合成和致密陶瓷的烧结,并探讨了 PCRBSC 的烧结机理、工艺过程对材料显微结构以及机械性能的影响。该工艺免除了 SiC 的预先合成,可大大降低RBSC 材料的制造成本。 1 材料和试样制备 选用石化工业炼油后的副产品延迟焦为碳质原料。石油焦经 1 350 ℃焙烧以排除挥发分,粉碎后经酸、碱洗提纯。硅质原料是纯度为 98.8%的工业硅。碳粉和填充剂在塑料罐中球磨湿混后干燥脱水,以 PVA 为粘结剂,采用模压成形,试样尺寸为 42 mm×10 mm。素坯的碳密度采用掺入淀粉为填充剂来加以调节。生坯干燥后在 N2 气保护下于 450 ℃焙烧炭化。试样渗硅在真空碳管炉中进行,坯体置于涂有 BN 保护层的石墨坩埚中,以素坯重量 2.8 倍的 Si 粒掩埋,Si 的颗粒尺寸为 3～5 mm,烧结条件为温度 1 550 ℃,线 Pa。 用光学金相显微镜和 SEM 观察材料的显微结构;粉体粒度测试在英国产 Malvern 激光粒度测试仪上进行;试样密度测试采用 Archimed 排水法,用于密度测试的试样预先经 900 ℃焙烧。材料强度测试采用三点弯曲法,加载速率 0.5 mm/min,试样尺寸 3 mm×4 mm×38 mm,跨距 30 mm。 2 结果与讨论 2.1 不同素坯密度的烧结密度实验结果 图 1 显示了以提纯的粒径 d50=14.2 m 的石油焦制成坯体,素坯密度 C 与烧结密度dPCRBSC 的关系。在 C 较低时,随着 C 的提高,dPCRBSC 密度逐渐增大。当 C 为 0.88 g/cm3 时,dPCRBSC 出现最大值。 理论上认为碳坯在渗硅过程中体积不变,当 PCRBSC 材料中不含 fC 和气孔时,材料的理论密度 dCRBSC0 与 C 成线性关系 ddddCRBSC0=(1-CSiCdSiCC)dSi+CSiCC(1) 式中:dSiC 和 dSi 是 SiC 和 Si 的理论密度,分别为 3.21 g/cm3 和 2.33 g/cm3;MSiC 和 MC分别为 SiC 和 C 的摩尔质量。代入有关数据并整理得
