無壓燒結碳化硅陶瓷防彈片的生產(chǎn)工藝設計.docVIP

目 錄1前言12 工藝流程2 2.1 工藝的選擇2 2.1.1粉料的制備2 2.1.2成型方式2 2.1.3燒結方式3 2.2 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7 5.1 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105.7 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)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-SiC，有類似于閃鋅礦結構的立方晶系結構；另一種是-SiC，是類似于纖鋅礦的六方晶系結構。通常情況下-SiC和-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-SiC，在2200以上可以合成-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。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。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, 因此, 成形方法是多種多樣的。特種陶瓷的成形方法有多種, 如注漿成形法( 坯料含水量或含調(diào)和劑量38%) 、可塑成形法( 坯料含水量或含調(diào)和劑量26%) 、壓制成形法( 坯料含水量或含調(diào)和劑量3%) 等。壓制成形可分為干壓成形( 粉料含水量為3%7%) 和等靜壓成形( 粉料含水量為3%以下)，多用于圓形、片狀、簡單不規(guī)則形狀部件的生產(chǎn)。干壓成形操作方法方便簡潔, 技術、資金投入少, 但因其有壓制制品形狀簡單、壓制受力不均、易變形等多種缺點, 所以一般與其他成形方法結合使用。冷等靜壓成形的坯體強度大、密度高而均勻, 可以成形長徑比大、形狀復雜的零件, 尤其可以實現(xiàn)坯體近、凈尺寸成形, 在改善產(chǎn)品性能, 減少原料消耗, 降低成本等方面, 都具有顯著的優(yōu)點。結合上述兩種成形方法的優(yōu)點，一般采用干壓結合冷等靜壓成型來獲得更高性能的陶瓷產(chǎn)品。但由于本實驗對性能要求不是很高且僅干壓成型就可以滿足要求，故本實驗只采用了干壓成型工藝對其成形。2.1.3燒結方式碳化硅的燒結工藝可分為固相燒結和液相燒結。兩種燒結工藝所得到的碳化硅陶瓷的結構及性能特點。如表2-1 所示，兩種燒結方法的研究現(xiàn)狀。表2-1 固相燒結和液相燒結的結構特點燒結類型燒結溫度力學性能結構斷裂傳質(zhì)方式固態(tài)燒結2000斷裂韌性較低，強度較高，有較高的裂紋敏感性晶粒粗大均勻性差穿晶斷裂擴散傳質(zhì)液相燒結18502000強度，斷裂韌性較高晶粒細小，均勻成等軸晶狀沿晶斷裂粘性流動固相燒結的缺點主要為: 需要較高的燒結溫度(2000)，對原粉材料的純度要求較高, 并且燒結體斷裂韌性較低, 有較強的裂紋強度敏感性, 在結構上表現(xiàn)為晶粒粗大且均勻性差, 斷裂模式為典型的穿晶斷裂。液相燒結的燒結機理是以一定數(shù)量的多元低共熔氧化物為燒結助劑, 在高溫下燒結助劑形成共熔液相, 使體系的傳質(zhì)方式由擴散傳質(zhì)變?yōu)檎承粤鲃觽髻|(zhì), 降低了致密化所需要的能量和燒結溫度。同時,固熔體的形成引起晶格缺陷, 形成自由焓。由于碳化硅燒結溫度較高, 在高溫下碳化硅及其晶格振動更容易, 故自由焓隨溫度的升高而顯著增大, 大大增加碳化硅內(nèi)部空位, 活化碳化硅燒結度。固熔體能提高燒結體致密化速率, 降低晶粒粗化速率。液相燒結首先導致了材料在結構上的變化晶粒細小均勻呈等軸晶狀, 同時由于晶界液相的引入和獨特的界面結合弱化, 材料的斷裂也變?yōu)橥耆难鼐嗔涯Ｊ? 結果使材料的強度和韌性顯著提高。結合所要制得的器件的各項性能要求，固相燒結雖然缺點很多但可以滿足要求在此采用固相燒結。2.2 工藝流程圖稱量原料SiC(385.6g)和B4C(4g)油酸(4ml)和Dararn(1ml)酚醛樹脂(20g)+乙醇(35ml)將65ml蒸餾水 調(diào)溶液PH值10將以上原料加入攪拌罐三維混料機攪拌大約2小時向攪拌罐中加入一定量的磨介取出樣品碳化硅粉末噴霧造粒、過篩、測流動性、充裝密度、觀察形貌。冷等靜壓無壓燒結，測量樣品尺寸、質(zhì)量后續(xù)加工：銑、磨、鉆等得到成品3 生產(chǎn)過程簡述3.1 原料配比陶瓷產(chǎn)品性能取決于陶瓷原料配方和生產(chǎn)工藝等大量因素，其中坯料的原料配方對產(chǎn)品性能起著決定性的作用。所以要想生產(chǎn)出性能優(yōu)良的產(chǎn)品，必須對原料配方進行優(yōu)化，本實驗根據(jù)已有的實驗數(shù)據(jù)對原料配方進行了一定的改變，其原料配比如下表3-1所示。表3-1：原料配比原料稱量值SiC385.6B4C4g酚醛樹脂20g蒸餾水65g乙醇35ml油酸4mlDararn1ml 3.2 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝流程：SiC粉和粘結劑成型毛胚預燒素坯機械加工反應燒結制品3.2.1漿料的制備過程將亞微米級SiC 粉、無水乙醇放入硬質(zhì)塑料罐,然后分別將作為粘結劑、增塑劑和潤滑劑的有機添加劑酚醛樹脂、油酸按比例加入后濕法球磨2h,過篩漿料，取出磨介，制得所需的漿料。3.2.2造粒及粉料性能檢測通過噴霧干燥機進行噴霧造粒，將過篩好的漿料準備好，依次開啟送風機、抽風機，接著打開加熱開關開始升溫。當出料口溫度達到設定溫度185左右時，啟動料泵和除塵系統(tǒng)。當泵壓達到規(guī)定壓強后，打開噴槍開始造粒。噴霧造粒時, 為了保持漿料的均勻性, 利用玻璃棒邊攪拌邊進料。漿料通過低噴式壓力噴嘴霧化, 按混流方式與熱空氣混合并被干燥形成顆粒粉料。整個過程維持入口溫度65-75。造粒結束時，應首先關停加熱裝置，停止燃氣機運行，然后關閉噴槍閥門，擰下噴嘴并洗干凈。當進口溫度減低到100以下后可以停止送風機運行，接著清理干燥塔內(nèi)余料，最后關閉總電源，完成生產(chǎn)操作。粉料的性能采用流動性及松裝密度測定儀測量其流動性和松裝密度, 每個樣品測定3 次取平均值。顆粒形貌通過掃描電鏡進行觀察和分析。噴霧干燥制備的固相燒結碳化硅陶瓷粉料, 流動性36.8s( 樣品量30g) 。表面光滑, 粉料的流動性良好, 可以滿足壓制成型的要求。 3.2.3成型通過采用四柱式萬能液壓機使碳化硅粉末成型，制成碳化硅陶瓷片樣品。首先將稱量好的30g坯料填入50*50的相應的經(jīng)過潤滑的模具中，使用鐵塊輕微敲打模具壁面，使坯料分布均勻，可用模蓋輕微抹平坯料表面，蓋好模蓋并將其搬到四柱式萬能液壓機墊板上放置好。開啟液壓機，設定壓力為16T，保壓30s，進行壓制，最后脫模取出樣品。3.2.4燒結先將壓制好的碳化硅陶瓷片進行冷等靜壓2h，再將冷等靜壓的樣品放在真空燒結爐中燒結，經(jīng)過 h的燒結，取出樣品放置至室溫。3.2.5后續(xù)機械加工處理先將陶瓷片經(jīng)過打磨，再使用拋光機（如下圖3-2）將其拋光。 圖3-2拋光機4 設備選型碳化硅玻璃夾具底座生產(chǎn)所用到的主要設備包括電子天平、三維混料機、噴霧干燥器、干壓成型機、無壓燒結爐、機械加工等主要設備。設備主要選取經(jīng)濟實用，生產(chǎn)效率較高的生產(chǎn)機械，以滿足生產(chǎn)要求為標準，根據(jù)這一標準和我學校的實際條件本實驗采用以下設備，見表4-1：表4-1使用設備編號設備名稱型號外觀尺寸mm1電子天平JJ3002超聲波清洗器KQ 32003202643403三維混料機MX-1822011409904噴霧干燥器GEA niro5流速計HYL1026四柱式萬能液壓機YA32-631500120025007等靜壓成型機8干壓成型機V3-R1200150023009金屬模具30030010010烘干機11真空燒結爐12磨床13銑床14拋光機5 主要設備簡介5.1 電子天平JJ系列電子天平是繼T系列電子天平之后推出的更高精度的產(chǎn)品，憑借簡單的操作，較高的精度和靈敏度獲得了顧客的青睞。它繼承了T系列電子天平的優(yōu)點并具備了自身的優(yōu)勢，水平泡和水平調(diào)整腳保證天平自身和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，此外，天平配置有標準RS232接口，可連接打印機和計算機。各項指標如表5-1：表5-1 電子天平的技術指標設備名稱型號秤盤尺寸分辨率最大稱量生產(chǎn)廠家電子天平JJ300135mm0.01g300g美國雙杰5.2 超聲波清洗器超聲發(fā)生源與清洗槽為一體化。主要適用于商業(yè)、輕工、大專院校、科研單位的小批量清洗、脫氣、消泡、乳化、混勻、置換、提取、粉料粉碎及細胞粉碎。主要性能及特點：附設溶液加熱裝置溫。控范圍080度，附設超聲定時裝置，1-20分鐘內(nèi)任意設定。清洗器的每個超聲換能器發(fā)射功率為50W。主要技術指標如表5-2所示。表5-2超聲波清洗器的技術指標型號儀器尺寸(mm)容量(L)超聲頻率(KHz)超聲功率(W)加熱功率(W)KQ32003202643406401508005.3 三維混料機圖5-3 三維混料機本工藝所使用的混料機為MX系列渦流混料機，它主要適用于金剛石制品，粉末冶金，化工等行業(yè)的粉末或微小顆粒的混料攪拌。主要特點為三維空間，六個自由度，加速，減速，抖動，搖滾等多種運動方式的有機結合。混料時間任意設定，混料速度可調(diào)?；炝暇鶆?，效率高，減小了粉料的氧化。工作原理:該機在運行中，由于混合桶體具有都方向運轉(zhuǎn)動作，使各種物料在混合過程中加速了流動和擴散作用，同時避免了一般混合機因離心里作用所產(chǎn)生的物料比重偏析和積聚現(xiàn)象，混合無死角，能有效確保混合物料的最佳品質(zhì)。結構組成:機由幾座、傳動系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、多向運動機構、混合筒等部件組成。與物料直接接觸的混合筒采用優(yōu)質(zhì)不繡剛材料制造，筒體內(nèi)外壁均經(jīng)鏡面拋光。其主要技術指標如表5-4所示：表5-4三維混料機的主要技術指標型號容積(L)輸出轉(zhuǎn)速(rmin)外觀尺寸(mm)混料時間(h)MX-18181422122011409901005.4 噴霧干燥器圖55 噴霧干燥器噴霧干燥器是處理溶液、懸濁液、泥漿狀物料的干燥器。它是用噴霧的方法使物料成為霧滴分散在熱氣流中，物料與熱空氣互助接觸，使水分迅速蒸發(fā)，達到干燥的目的。噴霧干燥器主要由以下部件組成：熱氣體分配室、干燥室頂架、干燥室筒體、干燥室錐體、霧化器。工作原理(圖：56)：氣經(jīng)過過濾和加熱，進入干燥器頂部空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻地進入干燥室。料液經(jīng)塔體頂部的高速離心霧化器，（旋轉(zhuǎn)）噴霧成極細微的霧狀液珠，與熱空氣并流接觸，在極短的時間內(nèi)可干燥為成品。成品連續(xù)地由干燥塔底部和旋風分離器中輸出，廢氣由風機排空。結構組成：要由供料系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成，而每一系統(tǒng)又包括一些相關設備。供料系統(tǒng)由攪拌桶、過濾器、隔膜泵和噴 槍等組成。應用： 本設備主要用于大專院校、科研院所、企業(yè)單位等開發(fā)新產(chǎn)品的小型實驗和中試，更適附價值高的產(chǎn)品的研發(fā)和小批量生產(chǎn)，它可根據(jù)不同的產(chǎn)品特性，通過實驗摸索其噴霧干燥最佳工藝條件，為規(guī)模生產(chǎn)打下堅實基礎。圖56 工作原理示意圖5.5 流速計HYL-102型霍爾流速計是丹東市恒宇儀器有限公司依據(jù)國家標準GB 1482-84的規(guī)定設計、生產(chǎn)。本裝置適用于用標準漏斗法測定金屬粉末的流動性。凡能自由流過孔徑為2.5mm標準漏斗的粉末，均可采用本裝置。粉末的流動性，以50g粉末流過規(guī)定孔徑的標準漏斗所需要的時間來表示。流速計的相關參數(shù)如表5-7所示。表5-7流速計相關參數(shù)設備型號小孔直徑量筒容積生產(chǎn)廠家霍爾流速計HYL1022.5mm25ml皓宇科技5.6 四柱式萬能液壓機圖5-7 液壓機工作原理：壓泵是油壓系統(tǒng)的動力源，是靠泵的作用力使液壓油通過液壓管路進入油缸/活塞油缸/活塞里有幾組互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液壓油不能泄露。最后通過單向閥使液壓油在油箱循環(huán)使油缸/活塞循環(huán)做功，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動作的循環(huán)。油壓缸：將油壓能轉(zhuǎn)化為機械能油壓傳動是利用液體壓力來傳遞動力和進行控制的一種傳動方式油壓裝置是由油壓泵，油壓缸，油壓控制閥和油壓輔助元件。 結構組成：四柱油壓機由主機及控制機構兩大部分組成。四柱油壓機主機部分包括機身、主缸、頂出缸及充液裝置等。動力機構由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動機及各種壓力閥和方向閥等組成。 用途：廣泛用于汽車行業(yè)的零配件加工及各行業(yè)多種產(chǎn)品的定型、沖邊、校正及制鞋、手袋、橡膠、模具、軸類、軸套類零件的壓裝、壓印成型、板材零件的彎曲、壓印、套形拉伸等工藝，洗衣機、電動機、汽車電機、空調(diào)電機、微型電機、伺服電機、車輪制造、減振器、摩托車及機械等行業(yè)。5.7 模具本工藝生產(chǎn)陶瓷壓環(huán)所采用的模具為金屬模具，其要求如表5-8所示。表5-8模具參數(shù)設備名稱外觀（mm）內(nèi)部(mm)金屬模具50*505.8 真空燒結爐圖5-9 真空燒結爐真空燒結爐（圖5-9）是在真空環(huán)境中對被加熱物品進行保護性燒結的爐子，其加熱方式比較多，如電阻加熱、感應加熱、微波加熱等。真空感應爐是利用感應加熱對被加熱物品進行保護性燒結的爐子，可分為工頻、中頻、高頻等類型，可以歸屬于真空燒結爐的子類。真空感應燒結爐。主要原理及用途：真空感應鎢燒結爐是在抽真空后充氫氣保護狀態(tài)下，利用中頻感應加熱的原理，使處于線圈內(nèi)的鎢坩堝產(chǎn)生高溫，通過熱輻射傳導到工作上，適用于科研、軍工單位對難熔合金如鎢、鉬及其合金的粉末成型燒結。主要結構及組成：結構形式多為立式、下出料方式。其主要組成為：電爐本體、真空系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、進出料機構、底座、工作臺、感應加熱裝置(鎢加熱體及高級保溫材料)、進電裝置、中頻電源及電氣控制系統(tǒng)等。 6 產(chǎn)品指標6.1 粉料性能檢測粉料的性能采用流動性及松裝密度測定儀（如上圖）測量其流動性和松裝密度, 每個樣品測定 3 次取平均值，如表6-1。 表6-1組號：1#2#3#平均值流動性(s/30g)36.44s36.84s37.10s36.79s松裝密度 g/cm3(25ml)0.71040.70280.69960.70236.1.12噴霧壓力及進料速率對 SiC 造粒粉的影響噴霧造粒時, 漿料通過壓力式噴嘴霧化形成霧滴, 熱空氣從頂部進入干燥塔, 霧滴與熱空氣先逆流然后順流混合,從而快速干燥。霧化壓力與霧滴大小成反比, 進料速率與霧滴大小成正比, 壓力較低及進料速率較大時, 霧化的霧滴較大,溶劑來不及蒸發(fā),粉體顆粒雖然較大但水分含量高, 流動性差; 壓力過大, 進料速率較小時, 霧滴噴射高, 與頂部的高溫空氣接觸面大,溶劑蒸發(fā)過快, 導致顆粒破裂, 無法形成理想粒度的粉料。需要我們在噴霧時控制好壓力和進料的速率以制得理想的漿料。6.1.13 進出口溫度對 SiC 造粒粉的影響進口溫度過高, 會使塔頂熱空氣過熱,當霧滴升到高處遇到過熱空氣, 會降低粘結劑的效果, 最終影響粉料的壓制性能。出口溫度過高, 霧滴能很快干燥, 可造成顆粒過細,松裝密度大, 同時也易造成噴嘴堵塞。溫度過低時, 霧滴中溶劑蒸發(fā)慢, 易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象, 且粉料顆粒強度不夠,破碎顆粒較多,流動性較差。6.2 SiC陶瓷片的相關力學性成能指標6.2.1 SiC陶瓷片的收縮率、密度。經(jīng)計算，SiC陶瓷的各項收縮率及實際密度如表表6-2,采用游標卡尺測定材料燒前和燒后的尺寸（包括長a、寬b和高h）。如表6-2 燒失率編號燒結前燒結后a/mmb/mmh/mma/mmb/mmh/mm1#50.3350.3750.2550.406.766.6040.9140.8940.7141.645.535.47平均值50.3550.3256.6840.9041.1755.502#50.2650.3950.2350.186.816.8541.1040.9740.6240.775.485.40平均值50.32550.2056.8341.03540.6955.44表6-3 密度a/mmb/mmh/mmM生/gM空/gM水/ga收縮率/%b收縮率/%h收縮率/%體積收縮率/%密度/(g/cm3)前后前后前后1#50.3540.9050.32541.1756.685.5028.252819.153018.818.117.845.283.19312#50.32541.03550.4140.6956.835.4428.1528.2119.326218.519.320.447.573.1687通過使用游標卡尺測量陶瓷片各個方向的尺寸，進而計算出各方向的收縮率。計算公式：各方向的線收縮率：S=(L0-L)/L0100%；體積收縮率：w=(1-(A*B*H)/(A0*C0*C0)*100%；碳化硅樣品的密度：SiC=M生*水/(M空-M水)。通過計算可知到碳化硅樣品的密度符合無壓燒結碳化硅的密度分布（3.14-3.18），大于碳化硅陶瓷的理論密度（碳化硅陶瓷是3.21g/cm3）；而線收縮率在18%以上，體積收縮率都在46%以上。一般來說，體積收縮率越大，表面積越小，坯體內(nèi)顆粒的自由能越小，陶瓷體致密度越高。通過三點抗彎來進行強度的測定，計算公式為（兆牛頓/米2）。其中P 試樣斷裂時讀到的負荷值 （牛頓）；L 支架兩支點間的跨距（米）；b 試樣橫截面寬（米）；h 試樣高度（米）。數(shù)據(jù)可從實驗儀器直接讀出，強度如表6-4示表6-4 強度試樣高度（h）試樣寬度（b）最大力三點彎曲強度（b3）單位mmmmNMPa第 1 根3494.08117.60燒結溫度過高和過低, 都影響燒結體的致密程度,燒結體的致密程度直接影響其力學性能,碳化硅陶瓷的抗彎強度與硬度隨燒結溫度的變化與燒結溫度對密度的影響趨勢一致。溫度未達到最佳燒結溫度時, 燒結體的密度、強度、硬度數(shù)值均低于正常碳化硅陶瓷的性能指標。由實驗測量知陶瓷的抗彎強度為117.60MPa度要求。6.2.2 結果討論(1) 松裝密度小，影響松裝密度因素主要有;粉末粒度，粒度組成及形狀，顆粒內(nèi)間隙，一定顆粒級配可以得到高松裝密度粉體。松裝密度大小影響著成型時壓力大小，直接影響胚體致密度。松裝密度小說明粉料形貌和尺寸分布不合理，也說明粉料顆粒間相互影響小，粉料流動性不好。為保證胚體體積密度的穩(wěn)定，松裝密度小時，適當加大壓制壓力。粉料的流動性決定著它在模具中的充填速度與充填程度。(2) 成形效果不是很理想。壓力大小，保壓時間和卸壓速率均對坯體的成型性能有一定影響。壓力增大會使粉體顆粒發(fā)生位移，填隙，變形和粉碎，從而導致坯體密度增大，顆粒發(fā)生重排，粘結劑填充到內(nèi)部間隙中，使孔隙內(nèi)部氣體派出。壓力過大會產(chǎn)生內(nèi)部應力，使坯體產(chǎn)生分層裂紋。保壓時間決定坯體質(zhì)量，太長影響壓機壽命，太短影響坯體均勻性與