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碳化硅粉体的粒度规格多种多样,粉体颗粒形状各异,为满足粉体工程的具体应用,不同领域需要不同的粉体形状,有的需要球形的、有的需要具有棱角的尖锐性和有的需要片状的。粉体的形状直接影响颗粒的流动性、致密度和烧结性等性能,我国的相关文献报道对粉体形状控制的文章很少,或者也是泛泛的讲,没有系统的工艺和理论研究。本文工作主要目的是研究碳化硅粉体颗粒形态与制备工艺间的相互关系,探询控制碳化硅粉体颗粒形态的优化工艺技术。
本文首先通过球磨技术对碳化硅粉体进行整形,通过方差分析得到试验的最佳工艺参数,进一步通过逐步回归分析得到球磨工艺参数与碳化硅粉体的球形度、伸长度和长径比之间的数学关系,分析了球磨技术的各个参数对碳化硅粉体的形貌的影响;其次,通过碳化硅粉体氧化处理结合球磨工艺的最佳工艺参数对碳化硅粉体整形,得到比较理想的球形碳化硅颗粒。主要研究了碳化硅粉体的氧化动力学和碳化硅粉体在不同温度下的氧化增重规律以及氧化温度和氧化保温时间对碳化硅粉体的球形度和伸长度的影响;最后,通过氢氧化钠腐蚀经氧化处理的碳化硅粉体,考察了煮沸温度和煮沸保温时间分别对碳化硅粉体的球形度和伸长度的影响。
通过系统的研究,得到了较为理想的球形碳化硅颗粒,给出了碳化硅粉体球磨整形工艺最佳工艺参数,即在碳化硅固含量40%、球磨速度80r/min、磨介球为2mm和球磨时间为20h。通过回归分析得到三个回归方程,判明影响球磨整形工艺效果比较大的因素依次为球磨速度、磨介球大小和碳化硅含量和球磨时间,并且几种因素间的交互作用影响碳化硅粉体形貌;通过对氧化温度和氧化保温时间对碳化硅形貌的影响得到在1150℃、保温时间为3h明显改善碳化硅粉体的球形度和伸长度;通过对煮沸温度和煮沸温度保温时间的影响,得到在煮沸温度在100-120℃区间和保温5h是最佳的反应温度和时间。