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重结晶碳化硅浆料的流变性研究

作　者: 梁斌
导　师: 才庆魁；张宁
学　校: 沈阳大学
专　业: 材料学
关键词: 重结晶碳化硅浆料流变性固相含量四甲基氢氧化铵
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

重结晶碳化硅(R-SiC)陶瓷具有低密度、低热膨胀系数、高熔点、高热导率、高硬度、高强度、耐磨损、耐腐蚀以及优异的抗热震性能等,成为窑具、电热元件、锅炉燃烧器等首选陶瓷材料。R-SiC陶瓷制品的性能主要取决于陶瓷坯体的密度以及微观结构的均匀性,而坯体的密度以及微观结构又取决于碳化硅浆料的固相含量和流变性。为此,本文以制备高固相含量、低粘度且流变性良好的重结晶碳化硅浆料为出发点,重点研究了分散剂四甲基氢氧化铵(TMAH)对碳化硅浆料流变性的影响。从红外光谱、Zeta电位、物相分析、流变性、沉降行为等角度分别研究了分散剂TMAH对重结晶碳化硅细粉及其浆料的稳定分散效果。研究表明,与未添加TMAH的碳化硅粉体表面Zeta电位相比,添加TMAH后,在pH=3～11范围内Zeta电位绝对值明显提高。在重结晶碳化硅细粉浆料中添加0.3wt%TMAH,可以将其固相含量由33vol%提高到60vol%。研究还表明,在本实验条件下,碳化硅粗粉(中位径100μm)和细粉(中位径2.0μm)的最佳粒度级配为7:3。添加0.1wt%TMAH,控制pH在9.63,可以获得最大固含量为70.25vol%的重结晶碳化硅浆料。本文还研究了分散剂TMAH对粗细混合粉体浆料流变性的影响。结果表明,浆料流变曲线在高剪切速率范围内呈现高Newton区;在中低剪切速率范围内浆料呈现剪切变稀行为,粘度与剪切速率之间符合幂律方程。通过拟合得到固相含量为62.5vol%、65.0vol%、67.5vol%、69.0vol%的重结晶碳化硅浆料体系的幂律方程分别为:η=0.354γ-0.3743、η=1.232γ-0.4495、η=1.188γ-0.2867、η=1.513γ-0.2752。这也正是本文的创新之处。固相含量为70.25vol%的浆料经注浆成型后获得的重结晶碳化硅陶瓷坯体的密度为2.37g/cm3。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-31
  1.1 引言  11-12
  1.2 碳化硅陶瓷超细粉体的分散方法  12-15
    1.2.1 分散剂分散法  12-14
    1.2.2 表面修饰法  14-15
  1.3 常见分散剂的稳定分散机制  15-24
    1.3.1 静电稳定机制  16-21
    1.3.2 空间位阻稳定机制  21-23
    1.3.3 电空间稳定机制  23-24
  1.4 陶瓷粉体浆料流体的类型及特征  24-26
  1.5 重结晶碳化硅陶瓷的国内外研究现状  26-30
    1.5.1 重结晶碳化硅陶瓷制品的生产应用及研究现状  26-28
    1.5.2 重结晶碳化硅粉体浆料的研究现状  28-30
  1.6 本论文的研究内容、目的及意义  30-31
2 实验原料与方法  31-37
  2.1 实验原料  31-33
  2.2 主要实验设备  33
  2.3 实验方法  33-34
  2.4 测试与表征方法  34-37
3 碳化硅细粉浆料的分散研究  37-49
  3.1 碳化硅细粉的红外光谱分析  37-38
  3.2 碳化硅细粉的Zeta 电位分析  38-40
  3.3 碳化硅细粉的物相分析  40
  3.4 四甲基氢氧化铵对重结晶碳化硅细粉浆料性能的影响  40-45
    3.4.1 四甲基氢氧化铵含量对细粉浆料最大固相含量及粘度的影响  40-42
    3.4.2 四甲基氢氧化铵对细粉浆料流变性的影响  42-45
  3.5 重结晶碳化硅细粉浆料的沉降行为分析  45-48
  3.6 本章小结  48-49
4 重结晶碳化硅粗细混合粉体浆料的分散研究  49-67
  4.1 粗细混合粉体颗粒体系的粒度级配研究  49-54
    4.1.1 颗粒粒度级配对浆料固相含量和粘度的影响  51-53
    4.1.2 颗粒粒度级配对生坯密度的影响  53-54
  4.2 重结晶碳化硅粗细混合粉体浆料的性能分析  54-63
    4.2.1 四甲基氢氧化铵含量以及固相含量对浆料粘度的影响  55-57
    4.2.2 pH 值对浆料粘度的影响  57-60
    4.2.3 重结晶碳化硅粗细混合粉体浆料的流变性分析  60-63
  4.3 重结晶碳化硅陶瓷的坯体密度和微观结构  63-65
  4.4 本章小结  65-67
5 结论  67-69
参考文献  69-75
在学期间研究成果  75-77
  一、在学期间参与的科研课题  75
  二、在学期间公开发表的论文  75-77
致谢  77-78

重结晶碳化硅浆料的流变性研究

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