预制件的制备及其性能的研究(材料成型及控制)

摘 要: 制备SiC/ Al2O3预制件，分析了SiC颗粒大小和粗Al2O3颗粒对预制件硬度和开孔隙率的影响。结果表明，影响预制件的质量的因素很多。对于纯SiC预制件而言，SiC颗粒越粗，预制件硬度越大，开孔隙率越大。粗Al2O3颗粒的加入增加了SiC预制件的硬度，SiC颗粒越粗，预制件硬度越低，开孔隙率越大。
关键词: 预制件；SiC颗粒；Al2O3颗粒；硬度；开孔隙率

Study on the Fabrication and Properties of SiC/Al2O3 Preforms
Material Molding and Control Engineering   Shi Diwei
Tutor  Yang Hemei
Abstract: The SiC/ Al2O3 preforms were fabricated. The effect exerted on the hardness and open pores ratio of preforms by coarse and fine SiC particles and the addition of Al2O3 particles was analyzed. The results showed there are a lot of elements which effect the quality of preforms. As for pure SiC preforms , the coarser of the SiC particles, the higher of the hardness of preforms and the higher of the open pores ratio. The addition of Al2O3 particles improves the hardness of SiC preforms, the coarser of the SiC particles, the lower of the hardness of preforms and the higher of the open pores ratio.
Key Words:  preforms;  SiC particles； Al2O3 particles；hardness； open pores ratio

本课题主要的研究内容
本课题使用普通压制法制备SiC、SiC/Al2O3预制件，用金相显微镜观察试样的微观组织并分析预制件的组织结构,研究各种因素对预制件硬度和开孔隙率的影响。研究不同粒径的纯SiC预制件和两种颗粒粒径比不同时，SiC/Al2O3预制件预制件的硬度和金相组织；并且对比分析SiC和SiC/Al2O3预制件之间硬度和金相组织的差异。

本课题的创新之处 
     为了提高预制型的体积分数，混合两种以上尺寸的颗粒在一起是非常必要的，因为单一尺寸颗粒的预制型其体积分数很有限，秦振凯[41]研究发现，单一尺寸的刚性颗粒预制件，在浸渗过程中，不管附加多大的压力，其体积分数最大60%。当两种颗粒混合时，为有效地增加预制型的体积分数，细颗粒应有效地充填于粗颗粒的间隙中，在最密排列情况下，只有当粗细颗粒的粒径比大于某个比值时，体积分数才能有效的提高，在临界情况下，经过计算的粗细颗粒的粒径比为6.64，在实际的情况中，由于颗粒形状不规则，临界比值要稍大于此值，而且当粗细颗粒比达到3:1的时候，预制型体积分数达到最大。
    本实验所用材料来源广泛，价格低廉；采用普通压制法压制SiC/Al2O3预制件，方法简单易操作。本实验中引入了Al2O3粉末，制成SiC/Al2O3预制件，与纯SiC预制件作硬度和金相组织的比较。

结论及今后研究方向
本实验存在很多误差，这些误差产生的原因很多。混料不够均匀，装模拆模时，原料有损失，烘干烧结过程中有杂质混入，导致SiC转化成SiO2的具体质量不好计算，开孔隙率也难以量化。烧结时预制件掉渣，有裂纹，导致用洛氏硬度检测硬度时偏差较大。打磨式样表面不够平整，导致有金相显微镜观察金相时不够清晰。
实验表明SiC/Al2O3预制件烧结后的表面质量较好，比较平整，但由于Al2O3和SiC粘结效果不理想，烧结后，SiC/Al2O3预制件的质量损失较大。随着SiC颗粒粒度的增大，SiC预制件的硬度增大，颗粒间结合得越紧密，开孔隙率也增大；SiC/Al2O3预制件的硬度降低，颗粒间的结合越不够紧密，开孔隙率也增大。但总体上，当SiC粒度相同时，SiC/Al2O3预制件的硬度高于SiC预制件的硬度，SiC/Al2O3预制件的致密度更大，开孔隙率相对较小。
以后若研究本课题，需要降低实验误差，让实验更加精密准确清晰，计算出SiC转化成SiO2的具体质量，量化开孔隙率并研究铝液浸渗预制件的效果。

目录   12000字
摘要…………………………………………………………………………………………4
关键词…………………………………………………………………………………… 4
Abstract……………………………………………………………………………………4
Key Words…………………………………………………………………………………… 4
1绪论…………………………………………………………………………………………4
1.1引言………………………………………………………………………………………4
1.2熔渗法制备SiC/Al2O3铝基复合材料的研究现状与进展 …………………………… 5
1.2.1无压熔渗法……………………………………………………………………………5
1.2.2压力熔渗法……………………………………………………………………………5
1.3本课题的选题意义及研究容…………………………………………………………… 6
1.3.1本课题的选题意义………………………………………………………………………6
1.3.2本课题主要的研究内容…………………………………………………………………6
1.3.3本课题的创新之处………………………………………………………………………6
2实验条件与方案设计………………………………………………………………………6
2.1实验条件…………………………………………………………………………………7
2.1.1实验材料…………………………………………………………………………………7
2.1.2实验设备与工具…………………………………………………………………………7
2.2实验方案设计…………………………………………………………………………… 7
2.3实验流程图……………………………………………………………………………… 7
3预制件的制备过程与分析………………………………………………………………… 7
3.1混料……………………………………………………………………………………… 7
3.1.1实验过程…………………………………………………………………………………7
3.1.2实验过程分析……………………………………………………………………………8
3.2压制成型………………………………………………………………………………… 8
3.2.1实验过程…………………………………………………………………………………8
3.2.2实验过程分析……………………………………………………………………………8
3.3烘干……………………………………………………………………………………… 8
3.3.1实验过程…………………………………………………………………………………8
3.3.2实验过程分析……………………………………………………………………………8
3.4烧结……………………………………………………………………………………… 8
3.4.1实验过程…………………………………………………………………………………8
3.4.2实验过程分析……………………………………………………………………………9
3.5硬度的检测……………………………………………………………………………9
3.5.1实验过程…………………………………………………………………………………9
3.5.2实验过程分析……………………………………………………………………………9
3.6金相组织观察…………………………………………………………………………9
3.6.1实验过程…………………………………………………………………………………9
3.6.2实验过程分析……………………………………………………………………………9
4实验结果与分析…………………………………………………………………………… 9
4.1预制件的表面质量情况分析…………………………………………………………… 9
4.1.1压制后的预制件的表面质量…………………………………………………………  9
4.1.2烧结后的预制件的表面质量………………………………………………………… 10
4.2预制件制备过程中的质量变化与分析………………………………………………… 10
4.2.1混料和压制的影响…………………………………………………………………… 11
4.2.2烘干的影响…………………………………………………………………………… 11
4.2.3烧结的影响…………………………………………………………………………… 11
4.3预制件的硬度检测结果与分析………………………………………………………… 12
4.4预制件的金相显微组织与分析………………………………………………………… 13
5论及今后研究方向…………………………………………………………………………15
致谢…………………………………………………………………………………………15
参考文献……………………………………………………………………………………15