SiC-MoSi2陶瓷流延生带制备及性能研究

摘要

碳化硅陶瓷具有强度高、硬度大，耐磨性好等特点，得以被广泛应用。但 SiC陶瓷的室温脆性大，制约其在高端领域的应用，如何提高SiC陶瓷的韧性，是陶瓷界学者始终关心的问题，传统增韧方法多集中在相变增韧，纳米改性等方面研究，对SiC陶瓷韧性的提高起到积极的作用。为进一步改善SiC陶瓷的韧性，本项研究开展MoSi2与SiC陶瓷复合增韧，SiC陶瓷流延层状增韧的研究。通过研究制备出可用于层状SiC陶瓷制备用的流延生带，确定流延生带制备工艺，揭示影响流延生带性能因素。因此，本项研究对SiC陶瓷的增韧，具有重要的意义和工程应用价值。
　　MoSi2金属间化合物具有良好的韧性和耐高温性能，将MoSi2金属间化合物SiC陶瓷复合可以改善 SiC陶瓷的韧性。因此，本研究提出将 MoSi2与 SiC制备 SiC-MoSi2复合陶瓷的思想，以期改善SiC陶瓷的韧性。
　　本文基于生物学层状增韧理论，设计层状SiC陶瓷及层状SiC-MoSi2复合陶瓷，重点开展SiC及SiC-MoSi2流延生带制备研究。研究中以乙醇为溶剂、PVB为粘结剂、DBP为增塑剂、蓖麻油为分散剂，通过流延工艺制备了SiC及SiC-MoSi2陶瓷流延浆料和生带，研究了蓖麻油用量和球磨时间对粉体的分散性的影响，分析了固相含量、PVB和DBP含量及MoSi2在复合粉体中的含量对浆料流变性质、生带拉伸强度和断裂伸长率的影响，并且通过对生带进行热重分析制定了合理的排胶制度。
　　研究结果表明，最佳SiC流延浆料的组成工艺为，在9.0 wt％的PVB-乙醇胶黏剂中加入PVB-乙醇胶黏剂质量的106%的SiC粉体，0.8%的蓖麻油分散剂和7%的DBP增塑剂。在球磨机转速为180 rpm，粉体与磨球质量比为1:1，大小球比1:2，球磨5 h的工艺条件下，制备的SiC流延浆料粘度最低，流延性最好。
　　随着流延浆料中PVB-乙醇胶黏剂浓度的增加，制备的流延生带拉伸强度增大。随着流延浆料SiC粉体添量的增加，制备的流延生带断裂伸长率减小。在50g浓度为9.0 wt%的PVB-乙醇胶黏剂中加入53g SiC粉体，3.5g的DBP制备的SiC流延生带拉伸强度最大为0.74 MPa，断裂伸长率为38.4%。
　　MoSi2添加在SiC中可以改善SiC浆料的流延性能。当MoSi2掺量为10 wt%时，SiC-MoSi2复合陶瓷流延浆料的流延性能最好，制备的SiC-MoSi2流延生带拉伸强度最大为0.86 MPa，断裂伸长率达71.2%。制定生带排胶升温速率为5℃/min，并在有机物剧烈分解温度区间进行保温处理。

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第1章 引言

1.1 研究目的及意义

1.2 流延成型技术研究进展

1.3 SiC-MoSi2复合材料研究现状

1.4 论文的主要研究内容

第2章 实验研究

2.1 原料及设备

2.2 流延生带制备工艺及方案设计

2.3 性能测试

2.4 本章小结

第3章 SiC及SiC-MoSi2陶瓷浆料制备及流变特性研究

3.1 SiC及SiC-MoSi2陶瓷浆料制备

3.2 蓖麻油分散剂对陶瓷粉体分散性的影响

3.3 陶瓷粉体浆料流变特性研究

3.4 本章小结

第4章 陶瓷流延生带制备及其性能表征

4.1 陶瓷流延生带的制备

4.2 陶瓷流延生带力学性能研究

4.3 陶瓷流延生带微观形貌与结构

4.4 陶瓷流延生带排胶工艺研究

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢