CN109650894A - 一种常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及常压烧结碳化硅陶瓷件加工领域。为解决超大超薄的环类以及超长棒管类常压烧结碳化硅陶瓷件烧结变形大，生产效率低，成本高的问题，本发明提出一种常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法，步骤如下：选用具有稳定的膨胀系数的石墨材料制作石墨烧具，当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，石墨烧具为圆管状结构；当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，石墨烧具为顶部设置有条形支撑槽的块状结构；将待制备常压烧结碳化硅陶瓷件与相应的石墨烧具装配在一起放入高温真空炉中进行烧结，得到常压烧结碳化硅陶瓷件。采用本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法制备常压烧结碳化硅陶瓷，可减小变形量，提高生产效率，降低生产成本。

Description

一种常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法
技术领域
本发明涉及常压烧结碳化硅陶瓷件加工领域，尤其涉及一种可对特殊尺寸的常压烧结碳化硅陶瓷件在烧结过程中产生的变形进行控制的制备方法。
背景技术
常压烧结碳化硅是一种具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀及耐磨损等特性的非金属材料，应用十分广泛。常压烧结碳化硅要经过生坯烧结才能得到致密的碳化硅陶瓷。本领域技术人员，在烧结过程中发现，在对以下特殊尺寸的坯体进行烧结时，比如，外径大于200mm而环宽小于10mm的超大超薄的环类坯体以及长度和外径比超过4:1的超长棒管类坯体，烧结变形量非常大，为满足需要，经常要在坯体上预留很大的余量才能在后续加工中保证产品的尺寸，进而导致生产效率低，生产成本高，且难以进行大批量的生产。
发明内容
为解决超大超薄的环类以及超长棒管类常压烧结碳化硅陶瓷件烧结变形大，生产效率低，成本高的问题，本发明提出一种常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤S1：根据待制备常压烧结碳化硅陶瓷件的形状及尺寸选用具有稳定的膨胀系数的石墨材料制作石墨烧具，当所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，所述石墨烧具为圆管状结构，且该石墨烧具的外径等于所述超大薄壁环的内径；当所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，所述石墨烧具为块状结构，该块状结构的顶部设置有条形支撑槽，且所述条形支撑槽的长度大于或等于所述超长棒管的长度；
步骤S2：将所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件与相应的石墨烧具装配在一起，并放入高温真空炉中进行烧结，得到常压烧结碳化硅陶瓷件。
采用本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法制备常压烧结碳化硅陶瓷件时，当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，可将制作的圆管状结构的石墨烧具放置在超大薄壁环坯体的内孔中，并与超大薄壁环坯体一同放置到的高温真空炉中进行烧结，从而利用石墨烧具对超大薄壁环坯体在烧结过程中的变形进行控制，以减小超大薄壁环坯体在烧结过程中的变形量；当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，可将超长棒管坯体放置在块状结构的石墨烧具顶部的支撑槽中，并将石墨烧具与超长棒管坯体一同放置到高温真空炉中进行烧结，从而利用石墨烧具的支撑槽对超长棒管坯体在烧结过程中的变形进行控制，以减小超长棒管在烧结过程中的变形量。由此可见，采用本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法制备常压烧结碳化硅陶瓷，可对常压碳化硅陶瓷件在烧结过程中的变形进行控制，减小变形量，进而可提高生产效率，降低生产成本。
优选地，在所述步骤S1中，当所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，所述石墨烧具的坯体的外径R1大于所述石墨烧具的外径R2，且R1-R2的取值范围为2-3mm。这样，使石墨烧具的坯体的外径大于石墨烧具的外径，可给后续精加工预留加工量，避免烧结后的石墨烧具坯体尺寸过小而无法进行精加工。
优选地，当所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，所述条形支撑槽的上部设置成V型结构。这样的石墨烧具可满足对不同规格的超长棒管类的常压烧结碳化硅陶瓷件的变形控制需要，适用范围广。
优选地，在所述石墨烧具的坯体加工完成后，先将所述石墨烧具的坯体与所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件的坯体放入到所述高温真空炉中烧结2-3次，以稳定石墨烧具的膨胀收缩变形量。
优选地，在所述石墨烧具的坯体烧结完成后，对所述石墨烧具的坯体进行精加工，以满足使用要求。
附图说明
图1为本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法中制作的控制超大薄壁环烧结变形用的石墨烧具处于使用状态的俯视示意图；
图2为图1中的A-A剖视示意图；
图3为本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法中制作的控制超长棒管烧结变形用的石墨烧具的主视示意图；
图4为图3中的B-B剖视示意图。
具体实施方式
下面，结合图1-4对本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法进行详细说明。
首先，根据待制备常压烧结碳化硅陶瓷件的形状及尺寸选用具有稳定的膨胀系数的石墨材料制作石墨烧具，制备石墨烧具的具体步骤如下：
制作石墨烧具的坯体：
当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，如图1和2所示，石墨烧具1为圆管状结构，且该石墨烧具1的外径等于超大薄壁环2的内径。优选地，当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环2时，石墨烧具1的坯体的外径R1大于石墨烧具1的外径R2，且R1-R2的取值范围为2-3mm。这样，使石墨烧具的坯体的外径大于石墨烧具的外径，可给后续精加工预留加工量，避免烧结后的石墨烧具坯体尺寸过小而无法进行精加工。
当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，如图3和4所示，石墨烧具3为块状结构，该块状结构的顶部设置有条形支撑槽31，且条形支撑槽31的长度大于或等于超长棒管4的长度。优选地，条形支撑槽31的上部设置成V型结构。这样的石墨烧具3可满足对不同规格的超长棒管类的常压烧结碳化硅陶瓷件的变形控制需要，适用范围广。
在石墨烧具的坯体加工完成后，先将石墨烧具的坯体与待制备常压烧结碳化硅陶瓷件的坯体放入到高温真空炉中烧结2-3次，以稳定石墨烧具的膨胀收缩变形量；再对石墨烧具的坯体进行精加工，以满足使用要求。
然后，将待制备常压烧结碳化硅陶瓷件与相应的石墨烧具装配在一起，并放入高温真空炉中进行烧结，得到常压烧结碳化硅陶瓷件。当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，将制作的圆管状结构的石墨烧具放置在超大薄壁环坯体的内孔中，并与超大薄壁环坯体一同放置到的高温真空炉中进行烧结；当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，将超长棒管坯体放置在块状结构的石墨烧具顶部的支撑槽中，并将石墨烧具与超长棒管坯体一同放置到高温真空炉中进行烧结。
采用本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法制备常压烧结碳化硅陶瓷件时，当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，可将制作的圆管状结构的石墨烧具放置在超大薄壁环坯体的内孔中，并与超大薄壁环坯体一同放置到的高温真空炉中进行烧结，从而利用石墨烧具对超大薄壁环坯体在烧结过程中的变形进行控制，以减小超大薄壁环坯体在烧结过程中的变形量；当待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，可将超长棒管坯体放置在块状结构的石墨烧具顶部的支撑槽中，并将石墨烧具与超长棒管坯体一同放置到高温真空炉中进行烧结，从而利用石墨烧具的支撑槽对超长棒管坯体在烧结过程中的变形进行控制，以减小超长棒管在烧结过程中的变形量。由此可见，采用本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法制备常压烧结碳化硅陶瓷，可对常压碳化硅陶瓷件在烧结过程中的变形进行最大限度的控制，减小变形量，从而减小烧结后的加工量，进而可提高生产效率，降低生产成本。另外，本发明常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法中，选用具有稳定的热膨胀系数的石墨材料制备石墨烧具，硬度低，加工简单方便。

Claims (5)

1.一种常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
步骤S1：根据待制备常压烧结碳化硅陶瓷件的形状及尺寸选用具有稳定的膨胀系数的石墨材料制作石墨烧具，当所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，所述石墨烧具为圆管状结构，且该石墨烧具的外径等于所述超大薄壁环的内径；当所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，所述石墨烧具为块状结构，该块状结构的顶部设置有条形支撑槽，且所述条形支撑槽的长度大于或等于所述超长棒管的长度；
步骤S2：将所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件与相应的石墨烧具装配在一起，并放入高温真空炉中进行烧结，得到常压烧结碳化硅陶瓷件。
2.根据权利要求1所述的常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，当所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超大薄壁环时，所述石墨烧具的坯体的外径R1大于所述石墨烧具的外径R2，且R1-R2的取值范围为2-3mm。
3.根据权利要求2所述的常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法，其特征在于，当所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件为超长棒管时，所述条形支撑槽的上部设置成V型结构。
4.根据权利要求3所述的常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法，其特征在于，在所述石墨烧具的坯体加工完成后，先将所述石墨烧具的坯体与所述待制备常压烧结碳化硅陶瓷件的坯体放入到所述高温真空炉中烧结2-3次。
5.根据权利要求4所述的常压烧结碳化硅陶瓷件的制备方法，其特征在于，在所述石墨烧具的坯体烧结完成后，对所述石墨烧具的坯体进行精加工。
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