离心注浆成型对坯体的显微结构的影响

离心注浆成型技术是一种利用离心力来制备陶瓷坯体的方法，这种方法对于制备复杂形状和大型陶瓷部件具有显著的优势。本文中，武七德、华春松、邓明进三位作者对离心加速度对石膏模离心注浆成型坯体的显微结构影响进行了深入探讨。 文章对碳化硅（SiC）材料的物理化学性能进行了介绍。碳化硅是一种具有优异性能的工程陶瓷材料，它拥有高强度、超硬耐磨、良好的抗氧化性和耐化学腐蚀性，以及低热膨胀系数和高热传导率等特点。因此，碳化硅材料在航空航天、汽车制造、半导体工业等多个领域都有广泛的应用。 在陶瓷复杂异形件的成型方面，文章列举了常见的几种方法：注浆成型、注射成型和原位凝固成型。每种方法都有其独特的特点和适用场景，例如，注浆成型的坯体厚度不均匀、易开裂，而注射成型则脱脂工艺复杂、周期过长。为了解决这些问题，提出了离心注浆成型技术。 离心注浆成型技术最早由美国加州大学Santa Barbara分校的F.F.Lange教授于1986年提出。该技术具有成型坯体密度高、固相体积分数限制小、无需添加有机粘结剂等特点，非常适合制备大型陶瓷部件。与其他成型工艺相比，离心成型在制备大型陶瓷部件时具有内部应力梯度小的优势。 实验研究了不同离心加速度对SiC石膏模离心注浆成型坯体显微结构的影响。实验原料包括经过自制改性的1.2µm SiC微粉、市售的100µm SiC粉、四甲基氢氧化胺和矿物硫消泡剂。将料浆制备好后，通过漏斗加入石膏模具，在不同的离心加速度下旋转成型。实验结果表明，在离心加速度为44.5g到105g时，成型坯体的密度能够达到最大值2.71g/cm³，SiC颗粒分布较均匀，无明显分层现象。 当离心加速度小于44.5g或大于105g时，离心注浆成型坯体会出现明显的分层现象。这表明离心加速度对于成型过程以及最终产品的质量有决定性的影响。通过对比不同离心加速度下的坯体密度变化，可以发现离心加速度与成型密度之间的关系并非简单的线性关系，而是在某一范围内达到最大密度值。 此外，研究还分析了离心加速度对于成型坯体粒度分布的影响。通过采样离心注浆成型坯体的内表面和外表面，并进行粒度分析，发现在不同的离心加速度下，坯体内外表面的粒度分布存在差异。例如，在较低的离心加速度下，坯体内外表面粗SiC颗粒的分布比例有显著差异。而在较高的离心加速度下，内外表面的颗粒粒度分布趋向于相同，说明了在某一离心加速度范围内，能够实现内外表面粒度的均匀分布。 研究结果对于陶瓷制品的生产具有实际意义。通过对离心注浆成型过程中关键参数（如离心加速度）的优化，可以有效改善成型坯体的显微结构，从而提高陶瓷材料的综合性能。这对于制备高性能陶瓷异形件，以及推动陶瓷注浆成型技术的工业化应用具有重要的价值和意义。