硅碳棒的主要成型工藝
反應燒結硅碳棒的主要成型工藝有模壓成型、等靜壓成型、注漿成型、注成型、凝膠注模成型和激光燒結成型等。不同成型工藝影響了原料各組分在生坯的分布情況,進而影響了反應燒結硅碳棒中游離硅的粒徑、分布和含量。目前,激光燒結法是近年來陶瓷材料成型工藝的研究熱點,其基本工藝是將原料粉體鋪成薄層,通過激光掃描將粉體顆粒融合一起,之后逐層鋪粉并進行激光燒結,最終得到組分分布均勻、形狀結構復雜的構件對硅碳棒粉和硅粉進行激光燒結,促使硅熔融并與硅碳棒顆粒結合,之后將Si/SiC硅碳棒坯體放置在酚醛樹脂中浸漬。硅碳棒坯體經排膠和燒結處理后,制備得到了含84%(司硅碳棒的反應燒結硅碳棒。經檢測,材料的維氏硬度、電導率、楊氏模量和彎曲強度分別為2045HV,5.3x103S·m285GPa和162MPa。使用該工藝可制備得到一種結構復雜的散熱器件。通過優化成型工藝可以有效調控材料的力學性能,如選用壓制成型法時,隨成型壓力增大,反應燒結硅碳棒的常溫力學性能先提升后降低。這是因為成型壓力較小時,硅碳棒顆粒間間隔較大,當硅一碳反應完成后,新生的(3-SiC無法有效填充氣孔,材料中剩下的孔隙由游離硅填充,因此材料的力學性能較差。而成型壓力過高時,碳化硅顆粒間間隙變小,滲硅阻力較大,可能導致硅一碳反應不完全,使材料中含有殘余碳,從而損害反應燒結硅碳棒的力學性能。將成型后生坯放置在有機結合劑溶液中進行浸漬處理,可以有效提高其體積密度和碳含量,從而提高生坯碳密度。采用凝膠注模法制備得到反應燒結硅碳棒生坯,并將脫脂后生坯放人糠醇溶液中進行充分浸漬,研究發現未浸漬材料和浸漬材料的體積密度分別為2.93和3.06g·cm-3cm,浸漬處理有效提升了反應燒結硅碳棒的力學性能。采用注成型法依次對原料進行成型、脫脂、酚醛樹脂浸漬、排膠和燒結處理,最終制備得到反應燒結硅碳棒陶瓷。研究發現,當浸漬壓力為0.35MPa,浸漬時間為Sh時,生坯中滲碳量較大。采用該工藝制備得到的反應燒結硅碳棒具有優良性能,體積密度、硬度和楊氏模量分別為3.04g·cm-3,36.0GPa和318.7GPa。www.obiettivothai.com
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