B4C陶瓷固-液协同烧结动力学和致密化模型
Solid-Liquid Synergistic Sintering Kinetics and Densification Model of B4C Ceramics
摘 要
采用固-液协同烧结方法在不同烧结参数下制备了不同原料配比的B4C陶瓷，研究了烧结温度和烧结时间对其线收缩率的影响、原料配比和烧结温度对表观活化能的影响；进行了固-液协同烧结动力学分析，建立了综合考虑烧结温度、烧结时间、原料配比、压坯密度的固-液协同烧结致密化模型并进行了精度分析。结果表明：固-液协同烧结致密化模型烧结密度预测值和烧结密度试验值之间具有较高的正相关性，且两者的平均相对误差绝对值小于20%，该模型能很好地描述B4C陶瓷固-液协同烧结过程中烧结密度与烧结时间、烧结温度、原料配比的关系。
烧结动力学
致密化模型
温度补偿
solid-liquid synergistic sintering
sintering kinetics
densification model
temperature compensation
Abstract
B4C ceramics with different raw powder ratios were prepared by solid-liquid synergistic sintering with different sintering parameters. The influence of sintering temperature and sintering time on the linear shrinkage of B4C ceramic was studied. The effect of raw powder ratio and sintering temperature on the apparent activation energy was investigated. The solid-liquid synergistic sintering kinetics was analyzed, and the solid-liquid synergisticsintering densification model established considering the sintering temperature, sintering time, raw powder ratio, and green density. The accuracy of the model was assessed. The results show that there was a strong positive correlation between the sintering density predicted by the sintering densification model and sintering density measured, and the average absolute relative error was less than 20%. The model could predict the relationship well between sintering density and the sintering temperature, sintering time, raw powder ratios in the process of solid-liquid synergistic sintering of B4C ceramics.
中图分类号 TB321 DOI 10.11973/jxgccl201801003
所属栏目 试验研究
基金项目 宁波市科技局自然科学基金资助项目（2016A610245）
收稿日期 2016/12/12
修改稿日期 2017/11/23
网络出版日期
作者单位点击查看
备注史秀梅(1973-),女,内蒙古包头人,博士研究生
引用该论文: SHI Xiumei,CUI Hong,CHEN Gang,CAO Jianwu,TANG Weihong,ZHANG Lijun. Solid-Liquid Synergistic Sintering Kinetics and Densification Model of B4C Ceramics[J]. Materials for mechancial engineering, 2018, 42(1): 11～17
史秀梅,崔红,陈刚,曹剑武,唐纬虹,张立君. B4C陶瓷固-液协同烧结动力学和致密化模型[J]. 机械工程材料, 2018, 42(1): 11～17
共有人对该论文发表了看法，其中：
人认为该论文很差
人认为该论文较差
人认为该论文一般
人认为该论文较好
人认为该论文很好
参考文献
【1】黄培云,金展鹏,陈振华.粉末冶金基础理论与新技术[M].长沙:中南工业大学出版社,1997.
【2】蒋国新,王声宏.碳化硼的低温热压[J].粉末冶金技术,1995,13(2):108-111.
【3】祝宝军,肖汉宁.碳化硼陶瓷活化烧结技术进展[J].硬质合金,2004, 21(2):116-120.
【4】王君.无压烧结碳化硼的研究进展[J].陶瓷,2008(1):13-20.
【5】LEE H, SPEYER R F. Pressureless sintering of boron carbide[J]. Journal of the American Ceramic Society, 2003,86(9):1468-1473.
【6】印红羽,盛挺,汪海宽.硬质合金低压热等静压烧结工艺[J].粉末冶金技术,1997,15(4):299-303.
【7】姚义俊,丘泰. Y2O3, La2O3, Sm2O3对氧化铝瓷烧结及力学性能的影响[J].中国稀土学报,2005,23(2):156-161.
【8】杨秋红. La2O3对氧化铝透明陶瓷显微结构和透光性能的影响[J].中国稀土学报,2005,23(6):713-715.
【9】郑永挺, 韩杰才, 杜善义.燃烧合成AlN-TiC陶瓷及致密化机理分析[J]. 无机材料学报, 2000, 15(4):625-630.
【10】孟范成, 张帆, 傅正义.燃烧反应加压法制备细晶氧化铝陶瓷的致密化机理[J]. 硅酸盐学报, 2010, 38(2):276-282.
【11】黄晓巍. 液相烧结氧化铝陶瓷的致密化机理[J]. 材料导报, 2005, 19(增刊1):393-394.
【12】张辉,穆柏春.影响碳化硼陶瓷致密化的因素[J].辽宁工学院学报,2005, 25(6):378-381.
【13】王岭, 陈大明, 张虎,等. SPS制备致密碳化硼陶瓷的结构及性能[J]. 稀有金属材料与工程, 2009, 38(增刊2):529-532.
【14】王零森, 尹邦跃, 方寅初. 成形剂对碳化硼压坯密度和烧结密度的影响[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2002, 33(4):377-379.
【15】袁义鹏, 姜宏伟, 郑友进. 葡萄糖助剂对无压烧结碳化硼性能的影响[J]. 牡丹江师范学院学报(自然科学版), 2016(3):36-38.
【16】岳新艳, 应伟峰, 喻亮,等. B4C陶瓷材料的无压烧结与性能[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2010, 31(1):56-59.
【17】杜贤武. 聚碳硅烷及氧化锆对B4C热压致密化、结构及性能的影响[D]. 武汉:武汉理工大学, 2015.
【18】穆柏春, 唐立丹, 张辉,等. Y2O3和La2O3对B4C基陶瓷烧结致密化及其结构和性能的影响[J]. 特种铸造及有色合金, 2009, 29(10):886-889.
【19】刘琳.改性聚甲基硅烷系列SiC陶瓷先驱体的研究[D].长沙:国防科学技术大学,2008.
【20】EMIK C M, ZROLFGANG G. Precise nondestructive determination of density of porous ceramics[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1989, 72(2):1269-1270.
【21】王零森,杨义斌,张金生,等.碳化硼烧结动力学和烧结机制[J].中南大学学报(自然科学版),1999(5):505-508.
【22】王零森,杨义斌.掺碳碳化硼活化烧结及其动力学[J].中国有色金属学报, 2000,10(1):37-42.
【23】HUANG Y H, JIANG D L, ZHANG J X, et al. Sintering kinetics of YAG ceramics[J]. Journal of Rare Earths, 2014, 32(5):416-422.
【24】巴春秋. 硅酸铝锂组成的玻璃陶瓷烧结和结晶机理的研究[J]. 耐火与石灰,2004,29(5):50-53.
【2】蒋国新,王声宏.碳化硼的低温热压[J].粉末冶金技术,1995,13(2):108-111.
【3】祝宝军,肖汉宁.碳化硼陶瓷活化烧结技术进展[J].硬质合金,2004, 21(2):116-120.
【4】王君.无压烧结碳化硼的研究进展[J].陶瓷,2008(1):13-20.
【5】LEE H, SPEYER R F. Pressureless sintering of boron carbide[J]. Journal of the American Ceramic Society, 2003,86(9):1468-1473.
【6】印红羽,盛挺,汪海宽.硬质合金低压热等静压烧结工艺[J].粉末冶金技术,1997,15(4):299-303.
【7】姚义俊,丘泰. Y2O3, La2O3, Sm2O3对氧化铝瓷烧结及力学性能的影响[J].中国稀土学报,2005,23(2):156-161.
【8】杨秋红. La2O3对氧化铝透明陶瓷显微结构和透光性能的影响[J].中国稀土学报,2005,23(6):713-715.
【9】郑永挺, 韩杰才, 杜善义.燃烧合成AlN-TiC陶瓷及致密化机理分析[J]. 无机材料学报, 2000, 15(4):625-630.
【10】孟范成, 张帆, 傅正义.燃烧反应加压法制备细晶氧化铝陶瓷的致密化机理[J]. 硅酸盐学报, 2010, 38(2):276-282.
【11】黄晓巍. 液相烧结氧化铝陶瓷的致密化机理[J]. 材料导报, 2005, 19(增刊1):393-394.
【12】张辉,穆柏春.影响碳化硼陶瓷致密化的因素[J].辽宁工学院学报,2005, 25(6):378-381.
【13】王岭, 陈大明, 张虎,等. SPS制备致密碳化硼陶瓷的结构及性能[J]. 稀有金属材料与工程, 2009, 38(增刊2):529-532.
【14】王零森, 尹邦跃, 方寅初. 成形剂对碳化硼压坯密度和烧结密度的影响[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2002, 33(4):377-379.
【15】袁义鹏, 姜宏伟, 郑友进. 葡萄糖助剂对无压烧结碳化硼性能的影响[J]. 牡丹江师范学院学报(自然科学版), 2016(3):36-38.
【16】岳新艳, 应伟峰, 喻亮,等. B4C陶瓷材料的无压烧结与性能[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2010, 31(1):56-59.
【17】杜贤武. 聚碳硅烷及氧化锆对B4C热压致密化、结构及性能的影响[D]. 武汉:武汉理工大学, 2015.
【18】穆柏春, 唐立丹, 张辉,等. Y2O3和La2O3对B4C基陶瓷烧结致密化及其结构和性能的影响[J]. 特种铸造及有色合金, 2009, 29(10):886-889.
【19】刘琳.改性聚甲基硅烷系列SiC陶瓷先驱体的研究[D].长沙:国防科学技术大学,2008.
【20】EMIK C M, ZROLFGANG G. Precise nondestructive determination of density of porous ceramics[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1989, 72(2):1269-1270.
【21】王零森,杨义斌,张金生,等.碳化硼烧结动力学和烧结机制[J].中南大学学报(自然科学版),1999(5):505-508.
【22】王零森,杨义斌.掺碳碳化硼活化烧结及其动力学[J].中国有色金属学报, 2000,10(1):37-42.
【23】HUANG Y H, JIANG D L, ZHANG J X, et al. Sintering kinetics of YAG ceramics[J]. Journal of Rare Earths, 2014, 32(5):416-422.
【24】巴春秋. 硅酸铝锂组成的玻璃陶瓷烧结和结晶机理的研究[J]. 耐火与石灰,2004,29(5):50-53.
相关信息
