碳化硅電熱材料的制備及其結構與性能的研究.pdf

1、目前國內硅碳棒生產企業(yè)采用重結晶工藝生產的硅碳棒熱端密度一般低于2.43 g.cm，且存在著電阻離散性大、致密度低、使用溫度低、使用壽命短等問題，這些問題制約著國內的碳化硅電熱行業(yè)發(fā)展。與此同時，由于我國工業(yè)窯爐高溫技術的發(fā)展，碳化硅電熱元件的需求量越來越大，對碳化硅電熱元件的性能也提出了更高的要求。因此改進碳化硅電熱元件的性能，研究其結構與性能之間的聯(lián)系，進而提高其使用溫度、使用壽命、拓展其應用領域都是非常必要的，而且是十分迫切的。

2、 本文以顆粒緊密理論為基礎，將高性能的水溶性塑化劑復配使用，利用硬塑擠出成型工藝和重結晶燒結法制備出密度高達2.58 g.cm的碳化硅電熱元件。討論了顆粒級配和塑化劑對碳化硅電熱元件硬塑擠出成型的影響，并對最終制品的結構與性能進行了分析。 實驗結果表明，在碳化硅電熱材料的硬塑擠出成型中，擠出壓力主要用來克服顆粒間以及顆粒與筒壁之間的摩擦阻力。高性能的塑化劑溶液能與碳化硅陶瓷顆粒表面產生較好的界面結合，其溶液也具有較高的剪切

3、應力極大值，能有效的防止固體表面之間的摩擦從而降低擠出過程中產生的摩擦阻力，使得在較少塑化劑用量時就能起到很好的塑化減水效果。 研究了粗顆粒粒徑與含量對成型密度的影響，固定中粉100 μm(10％)、細粉5 μm，調整粗顆粒粒徑與含量，當粗顆粒粒徑為800 μm、含量為65％時坯體成型密度較高。 本文還研究了細粉粒徑對成型密度的影響，當固定粗粉800um(65％)、中粉100um(10％)，調整細粉的粒徑(1.2～14

4、μm)，當細粉粒徑為10 μm或14 μm時，由于粒徑較大，不利于填充大顆粒之間的孔隙；而細粉粒徑為1.2 μm或3.5μm時，由于顆粒比表面積較大，成型時需要更多的塑化液才能使顆粒之間具有良好的塑性；當顆粒粒徑取到5 μm時，成型坯體取到較大值。 實驗中還將粗粉分成兩部分(1400 um、600 um)，當1400 um占35％，600 um占30％時，中粉100 um10％，細粉5 um25％，坯體成型密度最高，達到了2.5

5、8g/cm。 實驗中發(fā)現(xiàn)，在硅碳棒電熱元件的硬塑擠出工藝中，顆粒的堆積是由替換機制在起決定作用；塑化液(塑化劑+水)也要算在細顆粒體積中，粗顆粒加中顆粒與細顆粒(含塑化液)體積比例約為6:4時，擠出密度最高。實驗中對制品的結構與性能進行了分析，研究表明低氣孔率的碳化硅電熱制品導電性能、抗氧化性、使用壽命均優(yōu)于氣孔率較高的制品；當熱端氣孔率相同時，燒結頸的結合狀態(tài)決定材料的使用性能和壽命；碳化硅的異常損毀是一種局部過熱所造成的損毀