无限微热源法合成β-SiC实验及模拟研究

来源 :西安科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shanwq1983
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β-SiC粉体具有优良的耐高温性、抗氧化性、热稳定性,且其硬度高、热膨胀系数小、热导率大、耐化学腐蚀以及良好的电学特性,被广泛应用于电子、信息、精密加工、军工、航空航天等领域。但β-SiC粉体的众多合成方法,工艺复杂,产物纯度低,也很难批量化生产。本研究提出了一种适用于工业化生产β-SiC微粉的新技术——无限微热源法,即用石英砂、无烟煤和石墨等为原料,在无限微热源电阻炉实现电热还原,制备出β-SiC微粉。该方法工艺简单,成本低,合成产物纯度高,粒径小,且易实现规模化生产。在以往小型试验研究基础上,本文对无限微热源法合成β-SiC粉体实验进行了放大实验研究,在25kw炉型上,进行工艺参数的实验研究,研究表明:供电功率为45kw时,供电时间为55h,供电制度采用先大功率,后保温功率,可稳定合成单炉产量达65kg的合格β-SiC微粉一级品。以小功率放大实验参数为基础,本文应用ANSYS软件对大功率放大炉的温度场进行了模拟,模拟拟合得到的供电功率为75kw,供电时间为85h,表明本模拟结果对无限微热源法合成β-SiC微粉放大实验和生产具有重要指导意义。理想状态下,热源数目越多,温度分布越均匀,反应越好。设计并建造大功率放大炉,选用优化的工艺参数,可以合成出130kg的β-SiC微粉一级品。利用XRD、SEM和激光粒度分析等测试手段,对合成产物的性能进行了分析,结果表明:该法制得的β-SiC微粉一级品率可达57%,且其晶形完整,主要为立方晶系,纯度可达98.6%,粒度范围可缩小到0~2μm。
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