反应烧结制备碳化硅陶瓷及其性能研究

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2022.02.011

耐火材料 ›› 2022, Vol. 56 ›› Issue (2): 146-149.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2022.02.011

反应烧结制备碳化硅陶瓷及其性能研究

贺国旭¹^,²⁾(), 曹测祥¹⁾, 韩永军¹^,²⁾(), 田刚¹^,²⁾, 李伟利¹^,²⁾, 吴华涛¹^,²⁾

1)平顶山学院化学与环境工程学院河南平顶山 467000
2)河南省中原古陶瓷研究重点实验室河南平顶山 467000

收稿日期:2021-04-28 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-04-21
通讯作者: 韩永军,男,1973年生,博士,教授。E-mail: hyj73@126.com
作者简介:贺国旭:男,1980年生,硕士,副教授。E-mail: hgx6391993@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(21605090);河南省科技攻关项目(212102210583)

Preparation of SiC ceramics by reaction sintering and their performance

He Guoxu¹^,²⁾(), Cao Cexiang¹⁾, Han Yong-jun¹^,²⁾(), Tian Gang¹^,²⁾, Li Weili¹^,²⁾, Wu Huatao¹^,²⁾

1)School of Chemical and Environmental Engineering,Pingdingshan University,Pingdingshan 467000,Henan,China

Received:2021-04-28 Online:2022-04-15 Published:2022-04-21
Contact: Han Yong-jun

摘要/Abstract

摘要：

以全细粉碳化硅(d₅₀=3.6 μm、w(SiC)≥98%)为主要原料,加入炭黑、石墨、减水剂和分散介质等混合均匀后注浆成型,80 ℃烘干并于1 720 ℃反应烧结制备全细粉碳化硅陶瓷材料。考察了搅拌时间1~5 h、炭黑加入质量分数5.62%~6.93%对素坯性能的影响,并对素坯及烧后试样微观结构进行表征。结果表明:添加石墨所得试样的物理性能明显改善,炭黑的最佳添加量为5.94%(w),烧后试样的体积密度最大为3.02 g·cm^-3,抗弯强度可达580 MPa。

关键词: 碳化硅陶瓷, 注浆成型, 反应烧结, 微观结构

Abstract:

Fine powder silicon carbide ceramics were prepared by reaction sintering using SiC powders(d₅₀=3.6 μm,SiC≥98 mass%) as the main raw material,added with carbon black,graphite,water reducing agent and dispersing medium,well mixed,slip cast,dried at 80 ℃ and reaction sintered at 1 720 ℃.Effects of the stirring time (1-5 h) and the carbon black addition (5.62%-6.93%,by mass) on properties of green bodies were researched,and the microstructure of the green bodies and the fired specimens was researched.The results show that the physical properties of the product added with graphite are improved obviously,the optimal addition of carbon black is 5.94%,the maximum bulk density of the sintered specimen is 3.02 g·cm^-3,and the bending strength can reach 580 MPa.

Key words: silicon carbide ceramics, slipping casting, reaction sintering, microstructure

中图分类号:

TQ174

贺国旭, 曹测祥, 韩永军, 田刚, 李伟利, 吴华涛. 反应烧结制备碳化硅陶瓷及其性能研究[J]. 耐火材料, 2022, 56(2): 146-149.

He Guoxu, Cao Cexiang, Han Yong-jun, Tian Gang, Li Weili, Wu Huatao. Preparation of SiC ceramics by reaction sintering and their performance[J]. Refractories, 2022, 56(2): 146-149.

图/表 8

表1 配料组成

Table 1 Formulations

原料	w/%
原料	1^#试样	2^#试样	3^#试样	4^#试样	5^#试样	6^#试样
碳化硅	88.41	88.11	87.80	87.49	87.18	92.78
石墨	5.05	5.03	5.02	5.00	4.98	0
炭黑	5.62	5.94	6.27	6.60	6.93	6.26
K90	0.76	0.76	0.75	0.75	0.75	0.80
K30	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06
CE-64	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06	0.06
AO	0.04	0.04	0.04	0.04	0.04	0.04

图1 2#试样搅拌时间与浆料黏度的关系

Fig.1 Relationship between stirring time and viscosity of specimen 2#

图2 2#试样搅拌时间与素坯体积密度和显气孔率的关系

Fig.2 Relationship between stirring time and bulk density/porosity of green bodies of specimen 2#

表2 加入石墨的2#试样与未加的6#试样浆料黏度、素坯体积密度和显气孔率

Table 2 Slurry viscosity,bulk density and porosity of green bodies before and after adding graphite

项目	2^#试样	6^#试样
黏度/(mPa·s)	721	993
体积密度/(g·cm^-3)	1.47	1.21
显气孔率/%	32.4	44.4

图3 不同试样素坯的体积密度和显气孔率

Fig.3 Bulk density and porosity of different green bodies

图4 2#试样烧结前后以及包埋粉的XRD图谱

Fig.4 XRD patterns of specimen 2# before and after sintering and powder embedding

图5 不同试样素坯的断口形貌

Fig.5 Fracture morphology of different green bodies

图6 2#试样烧后的断口形貌

Fig.6 Fracture morphology of sintered specimen 2#

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