特种陶瓷课程设计论文-doc.docVIP

北 方 民 族 大 学 课程设计报告 院（部、中心） 材料科学与工程学院 姓 名 王乾象 学 号 专 业 材料科学与工程 班 级 094 同组人员 张中 马海浪 温润浩 海延军 课程名称 特种陶瓷材料课程设计 设计题目名称 无压烧结碳化硅陶瓷防弹片生产工艺设计 起止时间　　 成 绩 　 指导教师签名 　 北方民族大学教务处制 目 录 一 研究背景和意义 1 二 生产工艺流程 2 三 原料准备 3 3.1原料配比 3 3.2各添加剂的作用 3 四 主要设备及其工作原理、结构和前景 5 4.1主要设备 5 4.2主要设备的工作原理、结构和前景 5 五 实验过程 16 5.1粉料制备 16 5.2素坯成型 16 5.3素坯烧结 17 5.4 加工 17 5.5性能测试 17 六 数据处理 18 七 SiC陶瓷生产工艺平面布置图 20 八 制品缺陷分析 21 九 小结 21 十 参考文献 22 一 研究背景和意义 由于防弹材料用于坦克、自行火炮、直升飞机及单兵防弹服、头盔、防弹盾板等，故要求重量轻，可见防弹材料应具备的特性可概括为：高硬度、高强度、高韧性和低密度，即“三高一低”。对于防弹材料早在古代以采用青铜作铠甲，近代坦克仍然离不开钢甲，但陶瓷的防弹性能明显高于钢甲。这是由于陶瓷的低密度效应、吸能效应、磨损效应和动力学效应等有益于发挥陶瓷材料的抗弹能力。满足以上条件的要属于碳化硅陶瓷了。 还要值得指出的是，穿甲弹丸、碎片等投射物主要依靠其动能来攻击目标，因此对投射物的防御就是如何有效地降低投射物的速度，并消耗其动能；另一个不可忽视的是投射物在撞击和侵彻目标时还产生应力波，在正对弹着点的背面处，往往造成圆锥形的碎裂崩落，则是应力波在背面自由表面反射形成拉伸波所致。 碳化硅（SiC）陶瓷不仅具有优良的常温，如高的、优良的、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。无压烧结、热压烧结、热等静压烧结无压烧结的材料，其高温强度可一直维持到1600，是陶瓷材料中高温强度最好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。SiC陶瓷的缺点是断裂韧性较低，即脆性较大，为此近几年以SiC陶瓷为基的复相陶瓷，如纤维(或晶须)补强、异相颗粒弥散强化、以及梯度功能材料相继出现，改善了单体材料的韧性和强度。SiC陶瓷的优异性能与其独特结构密切相关SiC是共价键很强的化合物，SiC中Si-C键的离子性仅12％左右。因此，SiC强度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能在电性能方面，SiC具有半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性此外，SiC还有优良的导热性。 图2.1碳化硅陶防弹片的生产工艺流程图 三 原料准备 3.1原料配比 在特种陶瓷工艺中，配料对制品的性能和以后各道工序影响很大，必须认真进行，否则会带来不可估量的影响。本工艺碳化硅陶瓷原料主要有碳化硅、碳化硼、油酸、酚醛树脂、乙醇、水、Daram-c及磨介等。碳化硅陶瓷料的制备是按照配方比例进行配料的，本工艺所用料的配方比例如表3.1所示。并按配方称量所需物质按下述操作进行料的制备。 查阅大量资料及特种陶瓷材料的实验，按照下表的数据配料最合适。 表3.1 配料表 配料名称 用量 碳化硅 385.6g 碳化硼 4g 酚醛树脂 24g 油酸 4ml 乙醇 140ml 水 260ml Dararn 1ml HT 38.56ml 聚氨酯球 800g 3.2各添加剂的作用 (1)润滑剂—油酸 纯油酸为无色油状液体，有动物油或植物油气味久置空气中颜色逐渐变深，工业品为黄色到红色油状液体，有猪油气味。纯油酸熔点16.3℃，沸点286℃(100毫米汞柱)，相对密度0.8935(20/4℃)，折射率1.4582，易溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂中，不溶于水易燃遇碱易皂化，凝固后生成白色柔软固体 在高热下极易氧化、聚合或分解无毒油酸由于含有双键，在空气中长期放置时能发生自氧化作用，局部转变成含羰基的物质，有腐败的哈喇味，这是油脂变质的原因。商品油酸中，一般含7%～12%的饱和脂肪酸，如软脂酸和硬脂酸等油酸的钠盐或钾盐是肥皂的成分之一纯的油酸钠具有良好的