本发明涉及一种碳化硅挤出成型生产烧结工艺,属于碳化硅加工技术领域。
背景技术:
碳化硅陶瓷具有高硬度、高分解温度、高导热率、低膨胀、耐腐蚀等多种优良特性,已在机械、石油、汽车工业等领域大显身手。随着现代国防、空间技术以及能源技术的迅速发展,碳化硅作为高技术陶瓷,特别是高性能结构陶瓷的应用日益广泛,如作为高温热机材料诸如高温燃汽轮机的燃烧室、涡轮机叶片、涡轮增压器转子、高温喷嘴等的主要候选材料。与此同时,对碳化硅陶瓷几何形状的复杂性、韧性、强度及可靠性的要求越来越高。
碳化硅的结构特点决定了它的一系列优良性能,高强度、高硬度、耐高温、抗氧化、高热导率、低热膨胀率、具有优良的化学稳定性以及不被大多数的酸碱溶液所腐蚀。碳化硅陶瓷材料还具有高温抗氧化特性。高温氧化时表面生成致密的保护膜,抑制了氧的进一步氧化,因此具有优异的抗氧化性能。碳化硅陶瓷所具备的优良性能使其在机械、化工、能源、军工等使用环境苛刻的应用领域中展示着重要的应用前景。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供了一种碳化硅挤出成型生产烧结工艺,该工艺制得的碳化硅烧结产品强度高,结构均匀,整体可靠性高。
本发明的技术方案是:一种碳化硅挤出成型生产烧结工艺,包括以下步骤:
(1)、将碳化硅粉料和烧结助剂粉末进行混合,加入去离子水,混合均匀后得到预混合物;
(2)、向步骤(1)所得的预混合物中加入碳纤维进行混合,混合均匀后得到原料混合物,滴加氨水调节其值至9.5-10.5,得到碳化硅料浆,然后将碳化硅浆料陈腐24小时;
(3)、挤出成型:将碳化硅料浆放入挤出机内进行挤出成型,得碳化硅素坯;
(4)、阴干定型碳化硅素坯:将碳化硅素坯转移到阴干定型工具上,于室内阴干2天;
(5)烘干:将从碳化硅坯放入恒温干燥箱中,50-60℃烘干8-10小时,升温至120-150℃烘干5-8小时后取出;
(6)、高温烧结:将碳化硅素坯放入真空热压炉在氨气保护气氛下进行常压烧结,按20℃/min速度先升温至1100-1200℃保温3-5小时,然后以10℃/min的速度升温至1700-1800℃保温2-3小时,保温结束降温至50℃时开炉取出烧结制品。
所述烧结助剂为铝钇。
所述碳纤维的直径为0.2~5.0μm,长度为2-3mm。加入碳纤维在烧结过程中形成了碳化硅纤维,使得挤出成型反应烧结碳化硅方梁的显微结构均匀,强度高,整体可靠性高。
所述碳化硅混合微粉、烧结助剂和碳纤维的质量比为10:1.2:1.0。
本发明的有益效果是:本发明碳化硅挤出成型烧结工艺,挤出成型产品成品率高,可有效降低产品断坯率,烧结后产品强度高,烧结产品合格率达90%。
具体实施方式
实施例1
一种碳化硅挤出成型生产烧结工艺,包括以下步骤:
(1)、将碳化硅粉料和烧结助剂铝钇粉末进行混合,加入去离子水,混合均匀后得到预混合物;
(2)、向步骤(1)所得的预混合物中加入直径为0.2~5.0μm,长度为2-3mm的碳纤维进行混合,混合均匀后得到原料混合物,滴加氨水调节其值至10.0,得到碳化硅料浆,然后将碳化硅浆料陈腐24小时;
(3)、挤出成型:将碳化硅料浆放入挤出机内进行挤出成型,得碳化硅素坯;
(4)、阴干定型碳化硅素坯:将碳化硅素坯转移到阴干定型工具上,于室内阴干2天;
(5)烘干:将从碳化硅坯放入恒温干燥箱中,55℃烘干9小时,升温至140℃烘干6小时后取出;
(6)、高温烧结:将碳化硅素坯放入真空热压炉在氨气保护气氛下进行常压烧结,按20℃/min速度先升温至1200℃保温4小时,然后以10℃/min的速度升温至1700℃保温3小时,保温结束降温至50℃时开炉取出烧结制品。
所述碳化硅混合微粉、烧结助剂和碳纤维的质量比为10:1.2:1.0。
实施例2
一种碳化硅挤出成型生产烧结工艺,包括以下步骤:
(1)、将碳化硅粉料和烧结助剂铝钇粉末进行混合,加入去离子水,混合均匀后得到预混合物;
(2)、向步骤(1)所得的预混合物中加入直径为0.2~5.0μm,长度为2-3mm的碳纤维进行混合,混合均匀后得到原料混合物,滴加氨水调节其值至9.5,得到碳化硅料浆,然后将碳化硅浆料陈腐24小时;
(3)、挤出成型:将碳化硅料浆放入挤出机内进行挤出成型,得碳化硅素坯;
(4)、阴干定型碳化硅素坯:将碳化硅素坯转移到阴干定型工具上,于室内阴干2天;
(5)烘干:将从碳化硅坯放入恒温干燥箱中,60℃烘干8小时,升温至120℃烘干8小时后取出;
(6)、高温烧结:将碳化硅素坯放入真空热压炉在氨气保护气氛下进行常压烧结,按20℃/min速度先升温至1100℃保温5小时,然后以10℃/min的速度升温至1700℃保温3小时,保温结束降温至50℃时开炉取出烧结制品。
所述碳化硅混合微粉、烧结助剂和碳纤维的质量比为10:1.2:1.0。
实施例3
一种碳化硅挤出成型生产烧结工艺,包括以下步骤:
(1)、将碳化硅粉料和烧结助剂铝钇粉末进行混合,加入去离子水,混合均匀后得到预混合物;
(2)、向步骤(1)所得的预混合物中加入直径为0.2~5.0μm,长度为2-3mm的碳纤维进行混合,混合均匀后得到原料混合物,滴加氨水调节其值至10.5,得到碳化硅料浆,然后将碳化硅浆料陈腐24小时;
(3)、挤出成型:将碳化硅料浆放入挤出机内进行挤出成型,得碳化硅素坯;
(4)、阴干定型碳化硅素坯:将碳化硅素坯转移到阴干定型工具上,于室内阴干2天;
(5)烘干:将从碳化硅坯放入恒温干燥箱中,50℃烘干10小时,升温至150℃烘干5小时后取出;
(6)、高温烧结:将碳化硅素坯放入真空热压炉在氨气保护气氛下进行常压烧结,按20℃/min速度先升温至1200℃保温3小时,然后以10℃/min的速度升温至1800℃保温3小时,保温结束降温至50℃时开炉取出烧结制品。
所述碳化硅混合微粉、烧结助剂和碳纤维的质量比为10:1.2:1.0。