添加 Al2O3、Y2O3微粉碳化硅陶瓷料浆浇注性能分析.doc

添加 Al2O3、Y2O3微粉碳化硅陶瓷料浆浇注性能研究 摘要： 有Al2O3、Y2O3参与的碳化硅（SiC)的液相烧结与固相烧结相比，由于烧结温度低，更简便，更经济，同时形成的液相（YAG)还有利于改善材料的性能（如提高材料的抗折强度和断裂韧性），因此已经成为近年的研究重点。但Al2O3、Y2O3的添加，增加了碳化硅陶瓷料浆的制备难度。本文论述了影响添加Al2O3、Y2O3的SiC泥浆性能的几个重要因素，运用泥浆Zeta电位随Ph值变化曲线作指导，通过调节Ph值和改变分散介质，着重研究泥浆的稳定性，流动性，泥浆浇注素坯的性能，从而获得浇注性能好，长时间稳定不沉降，固含量高的泥浆。 Abstract Compared with the liquid sintering and the solid-phase sintering of SiC which having the Al2O3, Y2O3 participate in . For the low sintering temperature, it is much more simple much more economic , shaping the YAG have advantage to improve property of the marterial at the same time ( For example : improve the flexural strength and fracture toughness ), So it is become the research points in the recent years. But adding the Al2O3 and Y2O3 , increased difficulty of SiC ceramic pulp production. This paper discusses same important factors of the mud properties for the adding of Al2O3, Y2O3. Using curves of mud Zeta potential with Ph change as the guiding. By adjusting the PH value and change dispersion medium , Put emphasis on the mud properties of stability, liquidity , mud casting grain billet , thus get the mud that pouring performance, long time unstable settlement , high content of solid. 1 引言 碳化硅（SiC)陶瓷具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热震稳定性能好、高温强度高、热膨胀系数低、导热率高以及耐化学腐蚀等特点，是最具有应用前景的高温结构陶瓷之一，被广泛应用于石油、化工、冶金、机械、航天、核能等行业。碳化硅是典型的强共价键化合物，在高温下的自扩散系数相当低，若没有合适的烧结助剂很难烧结成型。 液相烧结的机理是以一定数量的多元低共氧化物为烧结助剂，在高温下烧结助剂形成共熔液相，使体系的传质方式由扩散传质变为粘性流动，降低了致密化所需的能量和烧结温度[1]。SiC-Al2O3-Y2O3 烧结体系被认为是最具有前景的SiC基陶瓷体系之一。从Al2O3-Y2O3 的两元相图（见图1，图示L表示液相，G表示气相）可以看出，存在三个低3个低共熔化合物，YAG（Y3AlO12 ,熔点1760℃），YAP（YAlO3 ,熔点1850℃），YAM（Y4AL2O9,熔点1940℃）。国内外研究均表明，应用该体系烧结助剂可以在较低温度下(1850℃）实现碳化硅陶瓷的致密化。 图一：Al2O3-Y2O3 的二元相图 碳化硅陶瓷具有优良的性能，但传统的干压成型方法只能成型简单形状部件，对于异形件成型比较困难，已难以满足进一步实用化和产业化的要求。浇注成型工艺设备要求不高、成本较低、操作方便、易于成型形状复杂或大尺寸的部件。而浇注成型工艺的关键在于制备稳定不易沉降、固含量高、流动性好以及易于成型和脱模的料浆。本工作的主要目的是研究添加Al2O3、Y2O3碳化硅泥浆的性能，为下一步的液相烧结打下基础，从而制备出强度及韧性优良的碳化硅陶瓷。 2 实验 2.1 实验原料及分析测试 实验原料选用α-SiC,粒度为3μm，20μm，纯度为SiC≥98%两种；Al2O3，粒度为1μm，纯度为Al2O3≥98.5%；Y2O3 ，粒度为1μm，纯度为Y2O3