本文選題：反應(yīng)燒結(jié)碳化硅RBSC　切入點(diǎn)：顆粒尺寸　出處：《廣東工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷材料(Reaction Bonded Silicon Carbide Ceramics, RBSC)耐高溫,熱傳導(dǎo)性高,耐磨性高而又抗氧化,因此在工業(yè)領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用。目前對(duì)于反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷的研究只著眼于不同的制備方法和成型工藝,對(duì)于研究制備過(guò)程中原材料的顆粒尺寸對(duì)反應(yīng)燒結(jié)碳化硅性能的影響也只著眼于改變SiC粉體的顆粒尺寸,但對(duì)添加的碳粉和粘合劑對(duì)RBSC'性能的研究卻很少。又由于制備方法的局限性,RBSC成品存在中氣孔。微觀結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料性能的影響不可忽略,而氣孔又以多樣化的形式存在于復(fù)合材料中,因此需要一種簡(jiǎn)單又精確地方法直觀分析多相復(fù)合材料中添加物料的形狀分布等對(duì)材料性能的影響。為進(jìn)一步提高RBSC的性能,本課題對(duì)添加的碳粉體顆粒對(duì)RBSC性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響展開(kāi)了研究,以提高其性能和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。使用FEM (Finite Elements Methods)軟件"Palmyra"對(duì)復(fù)合材料內(nèi)存的氣孔進(jìn)行模擬仿真,用一種數(shù)字化的方法來(lái)計(jì)算復(fù)合材料中多相材料混合后所帶來(lái)的性能的變化。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：1.用干壓成型法制備RBSC。使用4種不同顆粒尺寸的碳粉各自進(jìn)行配方。第5種配方不含碳粉,只包含SiC粉和酚醛樹(shù)脂。每種配方中C粉、SiC粉和酚醛樹(shù)脂粘合劑的體積分?jǐn)?shù)都設(shè)定為19%、70%、11%,以研究不同C顆粒對(duì)RBSC機(jī)械性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)了兩組方案,方案2相對(duì)于方案1在滲硅過(guò)程中碳盒厚度減小50%、Si粉量增至2.5倍。進(jìn)行性能測(cè)試包括密度測(cè)試,三點(diǎn)彎曲測(cè)試以獲得材料的楊氏模量和彎曲應(yīng)力,進(jìn)行顯微測(cè)試以觀察微觀結(jié)構(gòu),XRD實(shí)驗(yàn)進(jìn)行物相檢測(cè),SEM進(jìn)行斷口觀察。2.比較5種配方制作出試樣的密度、抗彎曲性能和微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示,配方中添加較大尺寸C粉制備出的試樣的密度、彎曲應(yīng)力和楊氏模量都比添加細(xì)微的C粉的試樣低。研究RBSC顯微組織,XRD衍射實(shí)驗(yàn)得出使用方案2制備的試樣只含有a-SiC,β-.SiC和游離硅,沒(méi)有殘余C的存在,這說(shuō)明方案2制備過(guò)程中C與Si完全反應(yīng)。金相測(cè)試結(jié)果顯示方案1制備出的試樣含較多氣孔,添加不同C粉導(dǎo)致制備出的RBSC氣孔形狀變化,構(gòu)成的微觀結(jié)構(gòu)變化。3.使用Monte Carol法在FEM軟件Palmyra中進(jìn)行模擬仿真來(lái)研究材料內(nèi)氣的形狀,大小和分布對(duì)材料抗彎曲強(qiáng)度的影響。研究參數(shù)包括橫縱比(aspect ratio)分別等于0.2(扁圓形)、1(圓形)和5(偏長(zhǎng)型)時(shí),單形狀和多種形狀氣孔占體積分?jǐn)?shù)變化對(duì)抗彎曲性能的影響和氣孔相對(duì)大小變化對(duì)材料的影響。研究發(fā)現(xiàn),偏長(zhǎng)形氣孔存在可使碳化硅材料的抗彎曲能力高于材料內(nèi)只含圓球狀氣孔的情況,又好于只含扁圓形氣孔的情況。當(dāng)仿真模型中只含有同種形狀氣孔時(shí),材料抗彎曲性能隨氣孔相對(duì)模擬單元長(zhǎng)度尺寸的減小而增大,但相對(duì)尺寸在一定范圍內(nèi)楊氏模量的最小值可達(dá)最大值的99.5%。同一仿真模型中若含有形狀相同但大小不同的氣孔,在大多數(shù)情況下可獲得更高的抗彎曲能力,但也有出現(xiàn)降低的情況,需繼續(xù)研究。在氣體體積分?jǐn)?shù)不變的情況下,材料內(nèi)出現(xiàn)的長(zhǎng)形氣孔越多,材料的性能越高。4.分析比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果,并找出導(dǎo)致差異的原因。發(fā)現(xiàn)雖然長(zhǎng)形氣孔比其他形狀的氣孔獲得的性能高,但實(shí)際情況中長(zhǎng)形氣孔的顆粒尺寸較大,出現(xiàn)滲硅阻塞。仿真過(guò)程中并沒(méi)有考慮游離硅的影響和氣孔率的一致性,導(dǎo)致仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ174.1

【參考文獻(xiàn)】

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6 李雙;張宇民;韓杰才;周玉鋒;;反應(yīng)燒結(jié)碳化硅中碳短纖維的形貌及增強(qiáng)作用[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2013年07期

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9 曲雙石;王會(huì)娟;;Monte Carlo方法及其應(yīng)用[J];統(tǒng)計(jì)教育;2009年01期

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本文編號(hào)：1566685