El carburo de silicio es un compuesto combinado con enlaces covalentes C-Si. Tiene buena resistencia al desgaste y resistencia al choque térmico, así como una fuerte resistencia a la corrosión y una alta conductividad térmica. Se usa ampliamente en la fabricación aeroespacial y de maquinaria. , industrias petroquímicas, fundidas por metal y electrónica, especialmente brida de cerámica para la producción de piezas resistentes al desgaste y piezas estructurales de alta temperatura. Reacción La cerámica de carburo de silicio sinterizada es una de las primeras cerámicas estructurales que se producen industrialmente. La reacción tradicional de la cerámica de carburo de silicio sinterizada está hecha de polvo de carburo de silicio y una pequeña cantidad de polvo de carbono como materias primas, y se sinterizan con una reacción de infiltración de silicio de alta temperatura. El tiempo de molde de cerámica de sinterización es largo, la temperatura es alta, el consumo de energía es grande y el costo es alto. Con la amplia aplicación de la tecnología de carburo de silicio sinterizada de reacción, la cerámica de carburo de silicio sinterizada de reacción tradicional no puede cumplir con los requisitos industriales para la complejidad de la forma de la cerámica de carburo de silicio. En los últimos años, se han utilizado algunos nanopowders de carburo de silicio para preparar cerámica de carburo de silicio con alta densidad de sinterización y alta resistencia a la flexión, lo que mejora en gran medida las propiedades mecánicas del material. Sin embargo, el precio de las materias primas de nano polvo de carburo de silicio es de más de 10,000 yuanes por tonelada, y el costo de producción es demasiado alto, lo que no es propicio para la promoción a gran escala. En este trabajo, la reacción del cuerpo verde cerámico de carburo de silicio sinterizado se preparó mediante la tecnología de lechada utilizando polvo de carbono de madera de una amplia gama como fuente de carbono y carburo de silicio micras como agregado. Esto no solo puede eliminar la preíntesis de polvo de carburo de silicio, reducir el costo de preparación de la cerámica de carburo de silicio, sino también preparar productos de paredes delgadas con gran tamaño y forma compleja, lo que proporciona una cierta referencia para la mejora del rendimiento y la aplicación de la parte de cerámica de reacción cerámica de carburo de silicio sinterizado. prueba 1. Materias primas Los materiales de prueba son: D50 = 3.6 μm de carburo de silicio, W (SIC) ≥98%; D50 = 0.5 μm de carbono Negro, W (C) ≥99%; D50 = 10 μm de grafito, W (c) ≥99%; Los dispersantes son polivinylpirrolidona K30 (el valor k es 27-33) y K90 (el valor de K es 88-96); Agente reductor de agua El ácido policarboxílico CE-64, agente de liberación de moho AO, agua desionizada. 2. Preparación de muestras Pruebe los ingredientes de acuerdo con la Tabla 1, revuelva con un agitador eléctrico durante 4 h y obtenga una suspensión uniformemente mezclada. Mantenga la viscosidad de la lechada ≤1000 MPA · S, vierta la suspensión mixta en el molde de yeso preparado para la fundición y deje que se repite durante 2-3 minutos para deshidratar el molde de yeso para obtener un blanco. Después de colocarse en un lugar fresco durante 48 h, el blanco se sacó del molde de yeso para obtener un cuerpo verde, que se secó en un horno de secado al vacío a 80 ° C durante 4 a 6 h, y luego se desglosó en una mufla horno a 800 ° C durante 2 h para obtener un cuerpo verde. El polvo mixto de negro de carbono, polvo de silicio y nitruro de boro con una relación de masa de 1: 100: 2000 se usó como polvo de incrustación para incrustar el cuerpo verde y sinterizado en un horno de sinterización a 1720 ° C durante 2 h. Cerámica de carburo de silicio en polvo.
3. Pruebas de rendimiento
Se usó un viscosímetro rotacional para medir la viscosidad de la lechada a temperatura ambiente con diferentes tiempos de agitación (1 a 5 h). La resistencia a la flexión de la muestra, el tamaño de la muestra es de 3 mm × 4 mm × 36 mm, el tramo es de 30 mm y la velocidad de carga es de 0.5 mm · min-1. La composición de fase y la microestructura de las muestras disparadas a 1720 ℃ fueron analizadas por XRD y SEM.
Resultados y discusión
1. Propiedades físicas
1.1 Influencia del tiempo de agitación en la viscosidad de la lechada, densidad de volumen verde y porosidad aparente
La Figura 1 y la Figura 2 muestran respectivamente la relación entre el tiempo de agitación de la muestra 2# y la viscosidad de la suspensión, y la relación entre el tiempo de agitación y la densidad aparente y la aparente porosidad del cuerpo verde.
Se puede ver en la Figura 1 que con el aumento del tiempo de agitación, la viscosidad del chip de cerámica disminuye y la viscosidad de la lechada alcanza un mínimo de 721 MPa a 4 h, y luego tiende a ser plana. La Figura 2 muestra que la densidad masiva de la muestra 2# es 1.47 g · cm-3 al máximo, y la porosidad aparente es la más baja al 32.4%. Cuanto menor sea la viscosidad, mejor será la dispersión y más uniforme se dispersa la suspensión, lo que es más propicio para mejorar el rendimiento de la cerámica de carburo de silicio. Por lo tanto, la viscosidad de la lechada utilizada para la preparación de cerámica de carburo de silicio de polvo fino completo es relativamente baja. El tiempo de agitación insuficiente conducirá a una mezcla desigual de polvo fino de carburo de silicio. Si el tiempo de agitación es demasiado largo, se evaporará más agua y el sistema será inestable, lo que no es propicio para la preparación de materiales cerámicos de carburo de silicio en polvo completo con un excelente rendimiento. En conclusión, el tiempo de agitación óptimo para la suspensión mixta es de 4 h.
1.2 Influencia del grafito en la viscosidad de la lechada, la densidad de volumen verde y la aparente porosidad
La Tabla 2 enumera la viscosidad de la lechada, la densidad de la volumen verde y la porosidad aparente de la muestra 2# agregada por grafito y la muestra de 6# sin agregar. Se puede ver que después de agregar grafito, la viscosidad de la lechada disminuye, la densidad aparente del cuerpo verde aumenta y la porosidad aparente disminuye. Debido al efecto lubricante del grafito, se reduce la viscosidad de la suspensión, la suspensión preparada se dispersa uniformemente y la densidad de la cerámica de carburo de silicio de polvo completo se incrementa. La suspensión sin grafito agregado tiene alta viscosidad, mala dispersión y estabilidad. Por lo tanto, es necesario agregar grafito para preparar materiales de cerámica de carburo de silicio en polvo fino completo.
