山西新型碳化硅預(yù)制件結(jié)構(gòu)設(shè)計

來源: 發(fā)布時間:2022-01-05

高溫過濾催化用多孔材料,如用作柴油車尾氣顆粒物過濾器(Diesel Particulate Filter,DPF)的多孔SiC陶瓷,要求有高的孔隙度以保證透氣性,合適的孔徑尺寸以保證適中的壓差,同時應(yīng)具備高的力學(xué)性能以適合高溫承載條件下使用。多孔陶瓷的力學(xué)性能主要取決于材料的微觀結(jié)構(gòu),如氣孔率、孔徑形態(tài)、孔徑尺寸和分布、燒結(jié)頸等,多孔材料的制備工藝決定了其微觀結(jié)構(gòu)。采用氣固反應(yīng)結(jié)合重結(jié)晶兩步燒結(jié)法制備多孔SiC陶瓷。首先以微米SiC顆粒作為骨架,通過SiO氣體和納米炭黑的高溫氣固反應(yīng)得到納米碳化硅均勻分布的預(yù)燒結(jié)體。


杭州陶飛侖系統(tǒng)研究預(yù)制體的抗彎強度和鑄件浸滲工藝及鑄件性能之間的關(guān)系。山西新型碳化硅預(yù)制件結(jié)構(gòu)設(shè)計

碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內(nèi)壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍;用以制成的高級耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節(jié)能效果好。低品級碳化硅(含SiC約85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,并便于控制化學(xué)成分,提高鋼的質(zhì)量。此外,碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒等產(chǎn)品。安徽大規(guī)模碳化硅預(yù)制件量大從優(yōu)杭州陶飛侖研制的碳化硅陶瓷預(yù)制件無閉氣孔,制成的復(fù)合材料致密度極高。

3D打印法制備多孔碳化硅陶瓷是近些年發(fā)展起來的一種新型制備工藝。該工藝借助于計算機輔助設(shè)計的三維數(shù)據(jù)模型,通過打印頭噴射結(jié)合劑將原料粉體層層堆疊成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3D打印法與反應(yīng)燒結(jié)工藝相結(jié)合,可實現(xiàn)復(fù)雜形狀陶瓷的無模制造與近凈尺寸成型。[7]3D打印法制備多孔碳化硅陶瓷具有成型工藝簡單、制備和加工效率高且無需模具等特點,不僅可用來制備形狀復(fù)雜、顯微結(jié)構(gòu)均勻和孔連通性好的多孔碳化硅陶瓷,而且多孔陶瓷的孔隙率和孔徑大小均可控可調(diào)。但是,該方法目前仍處于探索研究階段,工藝參數(shù)還需進一步優(yōu)化。另外,該方法很難一步制備出**度的多孔碳化硅陶瓷,需要輔助其他工藝來制備所需制品,成本較高。

碳化硅陶瓷具有硬度高、化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好等優(yōu)異特性,已成為一種優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷材料,被***用于汽車、航空航天、半導(dǎo)體、光學(xué)、耐火和防護結(jié)構(gòu)等眾多領(lǐng)域。

然而,傳統(tǒng)的碳化硅陶瓷成型方法由于精度低、難以制作形貌復(fù)雜的產(chǎn)品,無法滿足許多領(lǐng)域的應(yīng)用需求。3D 打印則可以顛覆傳統(tǒng)加工工藝,為此提供了新的發(fā)展方向。碳化硅陶瓷 3D 打印技術(shù)主要包括三種類型,分別是基于漿料、粉末以及固塊的 3D 打印技術(shù)。


工裝設(shè)計主要考慮了碳化硅陶瓷壓縮比、氣體排除方式、脫模效果等多個方面。

制備工藝與方法、碳化硅顆粒粒徑、體積分?jǐn)?shù)、配比、表面處理對碳化硅增強鋁基復(fù)合材料的熱力學(xué)性能有非常重要的影響。SiC顆粒與Al有良好的界面接合強度,復(fù)合后的CTE隨SiC含量的變化可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié), 由此決定了產(chǎn)品的競爭力,相繼開發(fā)出多種制備方法。用于封裝AlSiC的預(yù)制件的SiC顆粒大小多在1 um-80um范圍選擇,要求具有低密度、低CTE、 高彈性模量等特點,其熱導(dǎo)率因純度和制作制作方法的差異在80W ( m·K ) -280W ( m·K )之間變化。杭州陶飛侖新材料有限公司生產(chǎn)的碳化硅陶瓷預(yù)制體抗彎強度超過5兆帕以上。北京大規(guī)模碳化硅預(yù)制件聯(lián)系人

杭州陶飛侖研制的碳化硅陶瓷預(yù)制件無二氧化硅玻璃相,對復(fù)合材料熱導(dǎo)率無抑制作用。山西新型碳化硅預(yù)制件結(jié)構(gòu)設(shè)計

生物材料中的微觀孔隙結(jié)構(gòu)與人工合成材料中的孔隙結(jié)構(gòu)存在很大差異,由于其獨特的結(jié)構(gòu),以生物體作為模板并制備出與其結(jié)構(gòu)相似的多孔陶瓷材料受到了普遍關(guān)注。生物模板法與有機泡沫浸漬法有異曲同工之妙,有機泡沫浸漬法是用人造海綿為模板,生物模板法是用自然生物為模板。生物模板法制備多孔碳化硅陶瓷具有工藝簡單及成本低廉的優(yōu)點,可以制備具有復(fù)雜形狀的陶瓷,并且能夠很大程度地復(fù)制天然生物材料的結(jié)構(gòu)。但是,生物模板在高溫炭化過程中易開裂,對多孔碳化硅陶瓷的力學(xué)性能有很大影響,并且所制備多孔碳化硅陶瓷的孔結(jié)構(gòu)主要取決于生物模板自身的組織結(jié)構(gòu),可設(shè)計性較差;此外,該方法還存在著SiC轉(zhuǎn)化效率相對較低,SiC反應(yīng)層易脫落,制備周期長等缺點。山西新型碳化硅預(yù)制件結(jié)構(gòu)設(shè)計

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