1.5 m量级sic陶瓷素坯凝胶注模成型工艺

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1、第21卷第12期光学精密工程Vo1．21NO．122013年l2月OpticsandPrecisionEngineeringDec．2013文章编号1004—924X(2013)12—2989—051．5111量级SiC陶瓷素坯凝胶注模成型工艺张舸(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室，吉林长春130033)摘要：利用凝胶注模成型工艺制备了1．5in量级轻型碳化硅(SIC)陶瓷素坯。研究了颗粒级配、固相含量、混料时间对碳化硅浆料性能的影响。测试了SiC脱脂素坯的显微结构、力学性能和最终烧结体的机械性能和热学性能。结果表明：在最佳分散条件下，通过合理的颗

2、粒级配，成功制备得到了固相含量高达65，流动性良好的SiC陶瓷浆料。另外，随着固相含量的增加，SiC陶瓷浆料黏度急剧增大；随着混料时间的延长，浆料黏度出现先降低后升高的现象。将制备得到的浆料注入模具后，得到了1．5m量级的SiC陶瓷素坯，脱脂后的素坯内部结构均匀抗弯强度为24．6MPa。关键词：凝胶注模；碳化硅(SiC)；陶瓷素坯中图分类号：TQ174．6：TH703文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20132112．2989Gelcastingprocessof1．5mSiCceramicgreenbodyZHANGGe(KeyLaboratoryofOpticalSystemA

3、dvancedManufactureTechnology，ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China)*C0r)Ps0gauthor，E-mail：zhanggeciomp@126．COmAbstract：A1．5msiliconcarbide(SiC)ceramicgreenbodywithalightweightstructurewaspreparedbygelcastingmethod．TheeffectsofParticleSizeDi

4、stribution(PSD)，solidloadingandmillingtimeontheSiCsuspensionwerestudiedsystematically．ThenthemicrostructureandbendingstrengthoftheSiCgreenbody，andthemechanicalandthermalpropertiesofReactionBondedSiC(RB～SiC)weremeasured．Theresultsshowthatthe65solidloadingSiCslurrywithgoodflowpropertiesispre—paredbyop

5、timumPSDinastabledispersioncondition．TheslurryviscosityofSiCincreasesrapidlywiththesolidloading．However，theapparentviscosityofSiCslurryreducesandthenincreaseswiththemillingtime．Moreover，theSiCslurrywasinjectedintoamould，anda1．5mSiCceramicgreenbodywasobtained．Theceramicgreenbodyafterdegreasinghasauni

6、forminteriorstructureandabendingstrengthof24．6MPa．Keywords：gelcasting；siliconcarbide(SiC)；ceramicgreenbody收稿日期：2013—07—30；修订日期：2013—08—19．基金项目：中科院长春光学精密机械与物理研究所前沿创新项目(No．YZCXISS126)光学精密工程第21卷2．2实验过程1引言1．5m量级复杂形状SiC陶瓷素坯凝胶注模成型工艺流程如图l所示。碳化硅(SiC)陶瓷材料具备高的比刚度和较好的热稳定性，因此在空问反射镜应用中，比传统的金属材料、玻璃或玻璃陶瓷材料更具优势l】。但

7、是空间反射镜基体的大尺寸和复杂形状给陶瓷材料的制备带来了很大难度，从而限制了SiC在空间光学系统中的应用。随着陶瓷制备技术的不断发展，涌现了以凝胶注模成型技术为代表的一大批先进的陶瓷成型工艺，这些工艺在一定程度上解决了大尺寸复杂形状陶瓷素坯的制备问题l3]。20世纪80年代，美国橡树岭国家实验室的MarkA．Janny和O．Omattete发明了凝胶注模成型技术。该技术将陶瓷坯体的注浆成型工艺与图