特种陶瓷原料到设备的选用

特种陶瓷原料到设备的选用

特陶原料及设备的选用1、主要设备一览表制备陶瓷干粉 设备 数量（单位）型号/规格气流磨・台QLM-400喷雾十燥机・台LPG-25冷静压成型成型 设备 数量（单位）型号/规格十压成型压力机•台IR-520冷等静压成型机•台LDJ100/320-300金属模具一套「 50*50*50橡胶模具一套—无压烧结设备数量（单位）型号/规格无压烧结炉・台HY承烧板若十――性能检测设备数量（单位）型号/规格微机控制电子万能试验机・台>维氏硬度计・台50数显2、设备的主要技术参数及说明2.1气流磨（QLM-4002.1.1结构组成表2-2-1加料系统密圭寸料斗加料，料罐接口，料斗容积60升，手动阀充氮保护。V5密封振动给料器振动加料。DN双蝶阀间断加料，气动控制。入口米用活动机械构件，可拆卸。用喉箍安装透明钢丝软管与磨体相连。碳钢结构磨室，直径400mm上下两层设计。五喷嘴设计，环形管道供气。

研磨机锰钢分级轮，密封环可更换。大分级轮设计，直径 180mm利于改善粒度分布。分级轮水平安装在磨室上方，由4.0kw电机驱动，富士变频器控制转速，转速在500-5000转之间自由可调，脉冲转速传感器测速。三只测重传感器平置于磨机底部，相对测量物料净重，范围0-200kg。出料口安装透明钢丝管便于测重及观察出料， 出料口可拆卸。分离系统特殊离心分离设计、带支撑框架，分离效率〉99%DN15双蝶阀密封设计，交替启动出料。配备自动敲击锤套。过滤器带离心设计的氮气过滤器，内置1・5m长1卩m精度咼分子过滤兀件144根，保证通气量大于20m/min。随机带套自动反吹清洗装置，四只电磁阀交替启动清洗不同区域，可实现自动、手动两种操作方式。配置排氧安全阀一套，双气动蝶阀密封设计，交替启动排粉。配气盘配气盘上安装整个系统气路分配元件，装有 ©65三通阀。精密组合电磁阀，各种管路电磁阀、减压阀。安装系统氧含量自动控制及着火应急保护系统等。控制柜触摸屏，欧姆龙可编程序控制器，富士交流变频器，转速显示表，测重显示仪，氧含量分析仪，加料控制器，整套设备按钮、各种压力表、报警器、开关及急停等。2.1.2技术参数表2-2-3型号QLM-400产量80-120kg/h粉末粒度3-5um之间连续可调耗气量小于10nVh

系统内部氧含量小于100ppm粉末收率大于99%耗电量136kw压缩机参数排气量40nVmin 压力0・7mpa加料粒度小于0.05mm2.1.3特点气流磨是通过无外部热能供给的高能球磨过程制备纳米粉体，该系统可靠性高、操作方便、一次出品率高［3,5］，产量指标已经达到国际标准及日本标准,产品可以替代国外产品，得到业内人士的肯定。还解决了传统的球磨机效率低，粉磨后粉体粒径分布范围宽的缺点。2.2干压成型机 （IR-520）2.2.1技术参数表2-2-1序号单位参数1工作压力t302上冲最大行程mm1103装料高度mm804下模最大直径mm1155最大压片直径mm656产量20-357产品误差mm土0・028电机功率kw49外观尺寸mm2100X1050X10002.2.2结构组成干压成型机手轮，动压轮，定压轮，摆线针轮，减速机，电动机等。适用于压制陶瓷、磁性材料等材料。该机自动化程度高 ，具有在安全生产提高生产率的同时节省材料，省工、省时、一机多用的特点，是干压陶瓷、磁性材料成型机械首选。该机精度高，压片稳定，性能好，成品率高。精锐机械厂生产的全自动陶瓷成形机采用PLC控制，各动作的时间通过文本输入，并且全部可调可以自动脱模，自动清洁浇口，无需人工清理。标准化模架设计，自动对模，使装换模具时间更短。223特点干压成型机具有设计先进、结构合理、安装调试容易、操作方便、工作范围大、调节性能好、生产周期短、成本低、生产效率高、易于自动化，废品率低等优点，可满足粉末成型时的不同要求。2.3冷等静压机(LDJ100/320-300I)2.3.1技术参数表2-3-1参数单位数值参数单位数值工作腔内径mm500工作电压V220工作腔深度mm600冷却水压Mpa工作腔压力Mpa300升压时间min<3液压压力Mpa22有效尺寸mm①100x320整机功率KW25整机重量T28 2・3・2结构组成 冷等静压机主要由弹性模具、缸体(高压容器)、框架、液压系统等组成弹性模具。用橡胶或树脂材料制成。物料颗粒大小和形状对模具寿命有较大影响。模具设计是等静压成型的关键，因为坯体尺寸的精度和致密均匀性与模具关系密切。将物料装入模具中时，其棱角处不易为物料所充填，可以采用振动装料，或者边振动，边抽真空，效果更好。缸体。能承受高压的容器。一般有两种结构形式：一种是由两层简体热装而成，内筒处于受压状态，外筒处于受拉状态，这种结构形式只适用于中小型等静压成型设备；另一种是采用钢丝预应力缠绕结构，用机械性能良好的高强度合金钢作为芯简体，然后用高强度钢丝按预应力要求，缠绕在芯筒外面，形成一定厚度的钢丝层，使芯筒承受很大的压应力。即使在工作条件下，也不承受拉应力或很小的拉应力，这种容器具有很高的抗疲劳寿命，可以制造直径较大的容器。容器的上塞和下塞都是活动的，加压时，上下塞将力传递到机架上。框架。有两种结构形式：一种为叠板式结构，采用中强度钢板叠合而成；另一种为缠绕式框架结构，由两个半圆形梁及两根立柱拼合后用高强度钢丝预应力缠绕而成。这种结构受力合理，抗疲劳强度高，工作安全可靠。⑷液压系统。由低压泵、高压泵和增压器以及各式阀等组成。开始由流量较大的低压泵供油，达到一定压力后，再由高压泵供油，如压力再高，则由增压器提高油的压力。工作介质可以是水或油。233特点冷等静压技术在250Mpa下成型得到的样品，具有致密度高、密度分布均匀，各向同性好等特点⑹。冷等静压成型适于制备成型形状简单、尺寸大、细长比大、产量小的制品，可广泛应用于各类硬质合金、耐火材料、磁性材料、陶瓷、石墨、有色金属及咼比重合金的粉末制品。2.4无压烧结炉 （HY2.4.1技术参数表2-4-1最高使用温度12uuC、16uuC、2uuuC、24uuC咼温区容积u.uim3、u.U2m3、u.U3m3、u.U5m3、u.im3、u.i5m3、0.2m3炉内工作气氛氮气或氩气温度均匀度＜土iu°c温度测量］热电偶测量或远红外线光学测温，测温范围8uu~24uuC或u~24uuC测温精度u.2~u・75%温度控制程序控制和手动控制控温精度土1C极限升温速度2uur/分钟（空炉，视高温区容积和炉膛结构而定） 242结构组成 ⑴炉壳 炉壳由炉体和炉门构成，为双层冷却水套式结构。设备炉壳是按最大承受压力范围为-0・1~0・05MPa设计。炉壳为卧式，侧开平移门，炉壳上有真空系统接口，测温接口，水冷电极接口、充放气接口及视孔接口等，均按高真空静密封标准设计⑷；⑵加热室 由不锈钢外壳和保温材料及加热体组成，加热室内侧开门与炉门连为一体，加热器通过水冷电极与外界电源连接。加热室中加热元件沿圆周均匀排布，以确保均温区的均温性。加热元件连接方式、支撑方式及加热室的保温方式，依使用温度及气氛的不同而特殊设计。大型热压炉的加热室，可设计成可移出炉外，故加热室大多设计成整体式结构。⑶测温系统充气系统真空系统压机系统电控系统气控系统水冷系统［10，11］。，243特点无压烧结炉具有加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本，工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能，加热均匀，芯表温差极小，温控精度高的优点⑴。还可以制备形状复杂的零件和大尺寸的碳化硅陶瓷部件，而且相对容易实现工业化因此，被认为是碳化硅陶瓷复合材料最有前途的烧结方法，与反应烧结方法相比无压烧结碳化硅的纯度较高， SiC的质量分数〉97%耐腐蚀性大大优于反应烧结碳化硅，产品更具有市场竞争力。2.5微机控制电子万能试验机2.5.1特点对sic烧结块进行拉伸、压缩、弯曲、撕裂、90°剥离、剪切、粘合力、拔出力、延伸伸长率等检测。2.5.2技术参数表2-5-1型号：疋匚W-W可测最大力：10KN20KN50KN100KN尢r值传感器：国产/进口rS精康力传輕器湮确辰辱级：CL5卿1级

示值的士0・5弱以内测试速屢范围：0.001-500mm/min/0.001*200mm/min传动方式：步送电机/伺服电和驱动丝杠传动控制系统：国产驱动器/进口驱动器，测谕请（不含夬具）：700mm術只附D*H）;600x360x1850mm（可选）电源、功率：AC220V±10%50Hz,（可选）重星：八］600KG/（可选）自程控2.6维氏硬度计2.6.1技术参数测量范围 5-2900HV 试验力9.807, 98.07,~~196.1、294.2、49・03、 、5、 20、30、50公490.3牛顿（1 10、试件允许最大高度180毫米压头中心至机壁距离125毫米光学测微计放大倍数50倍最小检测单位」0・5微米电 源交流220伏，50/60赫兹外形尺寸580x260x730毫米重 量约90千克2・6・2£特点无摩擦主轴，试验力精度高；数字式压痕自动测量系统；试验过程自动化，无人为操作误差；大型LCD液晶显示屏，菜单操作，功能齐全（数据处理、硬度转换等）；自动数字显示，无人为读数误差；随机打印机打印硬度测试结果；精度符合GB/T4340.2ISO6507-2和美国ASTME922.7喷雾干燥塔2.7.1喷雾干燥塔的结构组成如图2-1所示。fluffT1•fluffT1•过滤器2•送风机3•加热器（电、蒸汽、燃油、煤）4•料糟 5•供料泵6•雾化器7干燥塔8•—级收尘器（旋风分离器）9•二级收尘器（旋风分离器，袋滤器）10•引风机除11湿式除尘器（水尘器）2.7.2干燥塔工作原理空气通过加热器转化为热空气，进入装置在干燥室顶部的热风分配器，然后均匀的进入干燥室，并呈螺旋状转动，同时将料液送至装置在干燥室顶部的离心雾化器，使料液雾化成极小的雾化液滴，料液和热空气并流接触，水份迅速蒸发，在极短的时间内干燥为成品。成品经干燥塔底部和旋风分离器排出，废气由风机抽出排空。3、物料的选择3.1SiC粉末的合成SiC在地球上几乎不存在，仅在陨石中有所发现，因此，工业上应用的 SiC粉末都为人工合成。目前，合成SiC粉末的主要方法有：3.1.1Acheson法：这是工业上采用最多的合成方法，即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500E左右高温反应制得。因石英砂和焦炭中通常含有 AI和Fe等杂质，在制成的SiC中都固溶有少量杂质。其中，杂质少的呈绿色，杂质多的呈黑色。3.1.2化合法：在一定的温度下，使高纯的硅与碳黑直接发生反应。由此可合成高纯度的B-SiC粉末。3.1.3热分解法：使聚碳硅烷或三氯甲基硅等有机硅聚合物在 1200〜1500T的温度范围内发生分解反应，由此制得亚微米级的 B-SiC粉末。3.1.4气相反相法：使SiCI4和SiH4等含硅的气体以及CH4C3H8C7H8和(CI4等含碳的气体或使CH3SiCI3、(CH3)2SiCl2和Si(CH3)4等同时含有硅和碳的气体在高温下发生反应，由此制备纳米级的B-SiC超细粉。3.2主要原料本工艺直接采用B-SiC粉，并通过气流磨提高其比表面积和降低含氧量。3.3其他原料同时添加B和C时，以实现SiC陶瓷的高密度化。B的添加量在0.5%左右，C的添加量取决于SiC原料中氧含量高低，通常C的添加量与SiC粉料中的氧含量成正比［12］。粘结剂：环氧树脂。辅助剂：主要包括各类烧结助剂以及制备工艺当中的

分散剂等，有碳化硼、石油焦、炭黑、聚乙二醇、无水乙醇、三聚磷酸钠等［13］。第三章工艺流程：粗粉（原料）一细磨一酸洗（除杂）一干燥一输送一成型一烧结包装第四章性能测试体积密度、吸水率和气孔率的测定（文献：刘明刚，碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究，2009.05）用液体浸泡试样，然后再用沸水煮3h,尽量使试样达到饱和。用液体静力天平和电子天平称干试样质量（ml）、饱和试样表观质量（m2）、饱和试样空气中质量（m3）和浸渍液体的密度（DI）。体积密度按下式计算：［（）］100%132D=mxDn-mxbl （3.1）吸水率按下式计算：］（）］100%311W=m-mnxa气 （3・2）孔率按下式计算：［（）（）］100%3132P=m- （3.3）mmmxa式中：ml干试样质量；m2-饱和试样表观质量；m3—饱和试样空气中质DI—实验温度下，浸渍液体密度，单位：g/cm3（本实验选用液体为蒸馏水，密度为1g/cm3）。3.2抗压强度的测定抗压强度指外力只是压力时材料的强度极限，特种陶瓷的抗压强度是指在无侧束状态下所能承受的最大压力，换言之，它指把特种陶瓷加压至破裂所需要的应力。试样实验时受压方向应为制品成型时加压方向，加载速率为90MPa/min。抗压强度的计算公式：+d2R=P/A （3.4）+d2（3.5）式中：A—试样受压面积（cm2）di、d2—试样上、下受压面的直径（P—试样破坏时的压力（kg）； cm9Rc—试样的抗压强度（kg/cm2）o其中：1MPa=1N/mm2第六章参考文献陈宇红；韩凤兰；吴澜尔，碳化硅陶瓷的无压烧结技术，宁夏工程技术，2002，1（1）[12]Prochakza5.Sinteringo