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粉体粒径对陶瓷烧结致密化的影响

出处:陶瓷烧结 人气:发表时间:2017-11-6 8:48:49
  在2150 ℃烧结温度下,酚醛树脂2.0%+碳化硼2.5%,按表3配方依次选用A2 : A1(4 : 1)、A2、A3 : A1(4 : 1)、A3四种粉体进行试验,平均粒径依次约为0.8 μm、1.0 μm、1.6 μm、2.0 μm,研究粉体粒径对碳化硅陶瓷烧结致密化的影响。不同粒度分布的粉体常压烧结氧化锆陶瓷的断口形貌照片。从中可以看出,粗/细混合粉体(如图a、c)烧结后SiC陶瓷颗粒结合相比单一粉体(如图b、d)烧结而言晶粒细小,结合更加紧密,由于a中使用的粗、细粉体粒径差别适中,使细颗粒可以较好地填充至粗颗粒之间的孔隙处,故烧结后晶粒大小较为一致,碳和气孔分布较均匀,没有明显的聚集和异常晶粒长大;c中使用的粗颗粒较a中相比粒径较大,使细颗粒的填充不够充分,因此在c中可以观察到烧结后存在晶粒结合不够紧密,尺寸大小不一,气孔分布不均等现象。在图中b、d可以看出,使用单一粉体烧结时,粉体粒径较细(图b)的粉体A2烧结后晶粒交织生长,结合较为紧密,气孔分布较为均匀,而粉体粒径较粗(图d)的粉体A3烧结后存在部分晶粒生长大小不一,气孔分布不均且有增大的趋势。不同粒度分布的粉体常压烧结SiC陶瓷的密度和抗弯强度示意图。可知,采用粗/细混合粉体进行烧结的样品抗弯强度和密度均高于使用单一粉体烧结的样品,这一结果与显微结构相吻合。其中采用A2 : A1(4 : 1)粉体进行烧结的SiC陶瓷样品的密度和抗弯强度达到3.11 g/cm3和428 Mpa,略大于使用单一A2粉体进行烧结后样品。尽管它的力学性能距离单一使用A1粉体进行烧结的样品还存在较大的差距,但这依然可以为低成本常压烧结SiC陶瓷提供一个思路,表明若粗/细粉体的颗粒分布优化出合理的比例之后,将极有可能使用部分A1/A2混合粉体替代全部为细颗粒的A1粉体实现SiC陶瓷常压致密化烧结。采用A3 : A1 (4 : 1)粉体进行烧结的SiC陶瓷样品的密度和抗弯强度值为3.05 g/cm3和358 Mpa,与单一使用粗颗粒A3粉体进行烧结的样品相比,提高幅度较大,但由于细颗粒粉体含量过少,颗粒尺寸差别过大,使烧结后的晶粒结合不够致密,气孔分布不均,导致密度和抗弯强度与实际应用相差较大。下一步可以尝试通过控制不同粒度的粗、细SiC粉体颗粒分布,使SiC陶瓷样品烧结实现致密化,力学性能也可相应提高。
 
此文关键字:陶瓷棒,氧化锆陶瓷
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