论文中文题名: | B掺杂SiC粉体的制备研究 |
姓名: | |
学号: | 19211203021 |
保密级别: | 保密(1年后开放) |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085204 |
学科名称: | 工学 - 工程 - 材料工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工程硕士 |
学位年度: | 2022 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 无机材料 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2022-06-16 |
论文答辩日期: | 2022-06-01 |
论文外文题名: | Study on preparation of B doped SiC powder |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | B-doped SiC powder ; Vacuum infinite microheat source ; Compress strength ; Toughness |
论文中文摘要: |
提高SiC磨料强度、韧性是研究热点之一。本文以廉价的硅质类、碳质类为原料,B2O3、B4C为掺杂剂,通过热力学计算、炉内温度场模拟、工艺和配方研究,成功制备了B掺杂SiC粉体,其单颗粒抗压强度是普通SiC的2~3倍,韧性高于普通SiC磨料。开发的高强度高韧性SiC粉体制备新技术具有工艺简单、成本低廉等特点,有望指导工业实践。 论文研究结果如下: 热力学研究结果表明:当温度范围为1500℃~1760℃时,生成的中间产物SiO气体、CO和B反应生成B掺杂SiC粉体即Si15BC16。 炉内温度场模拟结果表明:采用真空多热源法模拟炉内温度场分布,确定了单质性条件、几何尺寸以及发热体形状为板状,发热体数目越多炉内温度场分布越均匀,采用多热源法可实现快速、均匀加热。 合成条件研究表明:采用真空多热源法具有工艺简单、成本低、纯度高等特点,优于无压烧结工艺;优选真空多热源法制备工艺,确定了最佳合成制度,最佳合成温度为1650℃,最佳合成时间为180 min,生成的B掺杂SiC粉体晶形完整,颗粒大小较为均匀,其D50为17.2 μm。 配方研究表明:在最佳工艺基础上,确定SiO2:C:B2O3=110:120:150为最佳配比,推测其理论化学式为Si15BC16,D50为15.5 μm,颗粒大小均匀;在前者基础上将B4C等质量代替B2O3,确定了最佳B4C配比为SiO2:C:B4C=110:120:130,推测其化学式为Si12BC13,此时粒径D50为15.2 μm。生成产物颗粒规整,轮廓分明,呈六方体形,其韧性随着B原子掺杂量的增加而提高,真密度随着掺B量的增加而减少,其真密度(2.575 g/cm3)低于未掺B的普通SiC真密度(3.113 g/cm3)。 |
论文外文摘要: |
Improving the strength and toughness of SiC abrasive is one of the hot research topics. In this paper, B-doped SiC powder from cheap silicon and carbon as raw materials, B2O3 and B4C as dopants were successfully prepared through thermodynamic calculation, in-furnace temperature field simulation, process and formulation research. Its single-particle compressive strength is 2~3 times that of ordinary SiC, and its tenacity is higher than that of ordinary SiC abrasive. The new technology of high strength and high toughness SiC powder preparation has the characteristics of simple process and low cost, which is expected to guide industrial practice. The research results of the paper are as follows: The thermodynamic results show that when the temperature range is 1500℃~1760℃, The resulting intermediate SiO gas, CO and B react to generate a B-doped SiC powder, namely Si15BC16. Furnace temperature field simulation results show that the vacuum infinite micro heat source method in the furnace temperature field distribution, determine the single quality conditions and geometric size of the furnace, determine the most suitable heating body shape for plate, the more heating body temperature field , with infinite micro heat source method can achieve fast and uniform heating. The synthesis conditions shows that the preparation process using vacuum infinite microheat source method has the characteristics of simple process, low cost and high purity than the pressure-free sintering process. The vacuum infinite microheat source method is preferred, and the optimal synthesis system is determined. The optimal synthesis temperature is 1650℃, and the optimal synthesis time is 180 min. The B-doped SiC powder crystal is complete, the particle size is relatively uniform, and the D50 is 17.2 μm. Formula study shows that based on the optimal process, the optimal ratio is SiO2:C:B2O3=110:120:150, it is estimated that the theoretical chemical formula is Si15BC16, D50 is 15.5 m, and the particle size is uniform. On the former B4C mass replace B2O3, the optimal B4C ratio is SiO2:C:B4C=110:120:130, the chemical formula is Si12BC13, and the particle size D50 is 15.2 m. The B-doped SiC powder particles are regular, distinct and hexagonal in shape. Its toughness increases with the increase of doping of B atoms, the true density decreases with the increase of B doping, and the true density is 2.575 g/cm3 lower than the ordinary SiC without B doping (3.113 g/cm3). |
参考文献: |
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中图分类号: | TB321 |
开放日期: | 2023-06-16 |