碳化硼是一種眾所周知的結(jié)構(gòu)陶瓷,具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性能,包括:高熔點、高硬度、低密度、良好的耐磨損性能、優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的中子吸收能力,廣泛應(yīng)用于防彈材料、耐火材料、耐磨材料、自潤滑材料、特耐酸堿侵蝕材料、切割研磨工具、原子反應(yīng)堆控制和屏蔽材料等。但是,由于碳化硼原子間以牢固的共價鍵連接、塑性低、抗晶界滑移性高、表面張力低,碳化硼的自擴(kuò)散系數(shù)很低,難以燒結(jié)致密,嚴(yán)重影響了碳化硼陶瓷的使用性能。針對這一現(xiàn)狀開展了碳化硼陶瓷的致密化研究。論文以納米碳化硼粉為原料,以5.77 wt%的氧化鋯為燒結(jié)助劑,采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備碳化硼陶瓷。研究了放電等離子燒結(jié)的燒結(jié)溫度、施加壓力、升溫速率和保溫時間等工藝參數(shù)對碳化硼致密度的影響。同時,對氧化鋯在放電等離子燒結(jié)制備致密的碳化硼陶瓷過程中的作用進(jìn)行了探索。研究得到的主要結(jié)論如下:（1）采用放電等離子燒結(jié)制備致密的碳化硼陶瓷的最佳燒結(jié)溫度、施加壓力、保溫時間和升溫速率分別為1800℃、80 MPa、12 min和100℃/min。燒結(jié)溫度和施加壓力是影響碳化硼陶瓷致密化的主要因素。當(dāng)燒結(jié)溫度低于1800℃時,提高燒結(jié)溫度能夠... 

【文章來源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

放電等離子燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖[14]

化。與自身加熱反應(yīng)合成法(SHS)和微波燒結(jié)法類似，放電等離子燒結(jié)是有效利用粉末內(nèi)部的自身發(fā)熱作用而進(jìn)行燒結(jié)的。放電等離子燒結(jié)燒結(jié)過程可以看作是顆粒放電、導(dǎo)電加熱和加壓綜合作用的結(jié)果。除加熱和加壓這兩個促進(jìn)燒結(jié)的因素外，在放電等離子燒結(jié)技術(shù)中，顆粒間的有效放電可產(chǎn)生局部高溫，可以使表面局部熔化、表面物質(zhì)剝落；高溫等離子的濺射和放電沖擊清除了粉末顆粒表面雜質(zhì)(如去處表面氧化物等)和吸附的氣體。電場的作用是加快擴(kuò)散過程。圖2-2真空腔體的結(jié)構(gòu)示意圖[76]Fig.2-2Schematicdiagramofvacuumchamber圖2-3LABOX-325型放電等離子燒結(jié)設(shè)備Fig.2-3Sparkplasmasinteringsystemusedinthiswork由于放電等離子燒結(jié)技術(shù)具有快速、低溫、高效率等優(yōu)點，國外許多大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)都相繼配備了放電等離子燒結(jié)燒結(jié)系統(tǒng)，并利用放電等離子燒結(jié)進(jìn)行新材

6電極；真空腔體；氣氛控制系統(tǒng)（真空、氬氣）；直流脈沖及冷卻水、位移測量、溫度測量、和安全等控制單元，如圖2-1所示。真空腔體部分的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。進(jìn)行實驗時，將試樣裝入石墨模具之中，模具置于上下電極之間，通過油壓系統(tǒng)加壓，然后對腔體抽真空，達(dá)到要求的真空度后通入脈沖電流進(jìn)行實驗。脈沖大電流直接施加于導(dǎo)電模具和樣品上，通過樣品及間隙的部分電流激活晶粒表面，在孔隙間局部放電，產(chǎn)生等離子體，粉末顆粒表面被活化、發(fā)熱；同時，通過模具的部分電流加熱模具，使模具開始對試樣傳熱，試樣溫度升高，開始收縮，產(chǎn)生一定的密度，并隨著溫度的升高而增大，直至達(dá)到燒結(jié)溫度后收縮結(jié)束，致密度達(dá)到最大。燒結(jié)完成后，停止通入脈沖電流，降壓，試樣隨爐冷卻。放電等離子燒結(jié)的加熱方式是一種利用通-斷直流脈沖電流直接通電燒結(jié)的加壓燒結(jié)法。通-斷式直流脈沖電流的主要作用是產(chǎn)生放電等離子體、放電沖擊壓力、焦耳熱和電場擴(kuò)散作用。在放電等離子燒結(jié)燒結(jié)過程中，電極通入直流脈沖電流時瞬間產(chǎn)生的放電等離子體，使燒結(jié)體內(nèi)部各個顆粒均勻的自身產(chǎn)生焦耳熱并使顆粒表面活化。與自身加熱反應(yīng)合成法(SHS)和微波燒結(jié)法類似，放電等離子燒結(jié)是有效利用粉末內(nèi)部的自身發(fā)熱作用而進(jìn)行燒結(jié)的。放電等離子燒結(jié)燒結(jié)過程可以看作是顆粒放電、導(dǎo)電加熱和加壓綜合作用的結(jié)果。除加熱和加壓這兩個促進(jìn)燒結(jié)的因素外，在放電等離子燒結(jié)技術(shù)中，顆粒間的有效放電可產(chǎn)生局部高溫，可以使表面局部熔化、表面物質(zhì)剝落；高溫等離子的濺射和放電沖擊清除了粉末顆粒表面雜質(zhì)(如去處表面氧化物等)和吸附的氣體。電場的作用是加快擴(kuò)散過程。圖2-2真空腔體的結(jié)構(gòu)示意圖[76]Fig.2-2Schematicdiagramofvacuumchamber圖2-3LABOX-325型放電等離子燒?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]SPS反應(yīng)燒結(jié)碳化硼陶瓷[D]. 章嵩.武漢理工大學(xué) 2007



本文編號：3475724