CN116354728B - 太阳能光伏用反应烧结碳化硅大舟托及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于碳化硅产品制备技术领域，具体涉及反应烧结碳化硅陶瓷大托舟及制备方法。制备方法包括配料、混合、造粒、利用压制成型装置压制成型、烘干、烧结等步骤。压制成型装置包括上压制模具和下压制模具，上压制模具和下压制模具之间设置有压制模具头，下压制模具底部设有模型槽，模型槽位于压制模具头与压制槽之间，模型槽包括凸出腔体、中空腔体和实心挡板，该装置压制成型的坯块的均匀度得到了提高，进而使制备出的碳化硅大托舟的硬度得到了提升，既能减少“拱桥效应”，又能满足太阳能光伏用反应烧结碳化硅大舟托使用需求。

Description

太阳能光伏用反应烧结碳化硅大舟托及制备方法
技术领域
本发明属于碳化硅产品制备技术领域，具体涉及一种太阳能光伏用反应烧结碳化硅大舟托及制备方法。
背景技术
太阳能光伏是指利用光伏半导体材料的光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的设施，光伏设施的核心是太阳能电池板，用来发电的半导体材料主要有单晶硅等。碳化硅舟托是方式太阳能光伏设置的一个常见部件。一种碳化硅舟托的结构参见说明书附图1，为一个槽型结构，如果将尺寸制作的大一些，专门放置太阳能光伏板的话，可以将碳化硅舟托制作成一个大的舟托。
碳化硅具有很好的耐高温、耐腐蚀性能，其强度高，由于碳化硅陶瓷的化学特性，其成型困难，所以通常会采用反应烧结的方法来制备。反应烧结的方法包括粉料制备、坯块压制、烘干和烧结等步骤，这些步骤涉及的参数居多，比如粉料制备阶段要求配比合理的原料以及制备出粒径合规的粉料，坯块压制阶段要求合理的压力条件以及坯块尺寸设计，烘干以及烧结阶段的温度设置以及处理时间设置等，这些步骤如果设计的不合理，将会影响成品的硬度等指标。
在制备碳化硅舟托的各个步骤中，坯块压制工艺对产品的硬度和强度影响很大，在这个步骤中，通常会采用热压机或者液压机对配制的粉料压制成块，例如CN107098702B、CN107127999A、CN211567043U和CN113601894A。热压机主要由上压制模具和下压制模具组成，其中的上压制模具由施压设备驱动，以提供足够的压力，上压制模具或者下压制模具还会安装加热板，以保持“热压”过程。液压机的话，主要由上压制模具和下压制模具组成，其中的上压制模具由施压设备驱动，以提供足够的压力。由于压制坯块时加入到下压制模具中的粉料具有一定的粒径，因此粉料之间可能存在拱桥效应，在拱桥效应作用下，堆积在下压制模具中的粉料内部会存在空穴，而这种空穴无法被强大的压力完全消除，因此导致压制形成的坯块均匀度较差，直接影响了最终的碳化硅材料的硬度。
为了解决上述“拱桥效应”的问题，西安中威新材料有限公司申请了一种反应烧结碳化硅陶瓷均温板及制备方法的专利，其中记载了一种压制成型设备，压制成型设备包括上压制模具和下压制模具，上压制模具和下压制模具之间设置有压制模具头，下压制模具顶面设置有压制槽，压制槽底部活动设置有振动板，振动板内部水平转动设置有中央搅动盘，中央搅动盘的顶面上设置有多个搅动齿，振动板的顶面上水平转动设置有中央随动盘，该装置制备压制成型的坯块的均匀度得到了提高，进而使制备出的碳化硅陶瓷均温板的抗弯强度和硬度得到了提升。
但是，上述压制成型设备使用的素坯是平面板式的，所以其最终制成的是“均温板”产品。而本申请所述的太阳能光伏用反应烧结碳化硅大舟托是具有凹陷的槽式结构，槽式结构具有侧壁和底，高度不一致的，“反应烧结碳化硅陶瓷均温板及制备方法”的专利中的方法不能满足本申请碳化硅大舟托适用场景的装置压坯需求。因此需要开发一种既能减少“拱桥效应”，又能满足太阳能光伏用反应烧结碳化硅大舟托使用需求的舟托制备方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了反应烧结碳化硅陶瓷大托舟及制备方法，既能减少“拱桥效应”，又能满足太阳能光伏用反应烧结碳化硅大舟托使用需求。
本发明的第一个目的是提供反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，所述制备方法包括称料、混料、压制成型、素坯烘干、高温烧结，利用压制成型装置进行压制成型，所述压制成型装置包括上压制模具和下压制模具，所述下压制模具设置在所述上压制模具下方，所述上压制模具和下压制模具之间设置有压制模具头，所述下压制模具的顶面设置有压制槽，所述压制槽底部竖直活动设置有振动板，所述振动板内部设置有中央搅动盘，所述振动板的顶面上设置有中央随动盘，所述中央随动盘与所述中央搅动盘均水平设置，所述中央搅动盘的顶面上设置有多个搅动齿，所述搅动齿穿过所述振动板的顶面并插入至所述中央随动盘上的贯穿孔中，所述下压制模具内部设置有振动机构，所述振动机构驱动所述振动板在竖直方向上振动；
所述压制模具头底部设有模型槽，模型槽位于所述压制模具头与所述压制槽之间，所述模型槽包括凸出腔体、中空腔体和实心挡板，所述中空腔体的下端开口，所述模型槽的两侧为所述凸出腔体，所述凸出腔体的下端开口，所有的中空腔体和实心挡板位于两个所述凸出腔体之间。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，位于所述中空腔体、凸出腔体下方的所述搅动齿上下振动的幅度大于位于所述实心挡板下方的搅动齿上下振动幅度。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，压制成型装置工作压力为160-200MPa。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，位于所述凸出腔体、所述中空腔体下方的所述搅动齿底部设有弹力部件的顶部，所述弹力部件的底部设于所述中央搅动盘顶部。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，位于所述中空腔体、所述凸出腔体下方的搅动齿的结构包括弹力外壳、顶部冲击条、弹力装置和底部冲击条，所述弹力外壳的底部固定在所述中央搅动盘上，所述弹力外壳的顶部贯穿所述中央随动盘以及所述振动板上的贯穿孔，并能伸出所述中央随动盘，所述弹力外壳内部从上到下依次设有顶部冲击条、弹力装置和底部冲击条，所述底部冲击条底部为自由活动状态。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，所述顶部冲击条、所述弹力装置和所述底部冲击条按照从上到下的位置依次固定连接。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，当振动机构停止工作的时候，所述弹力装置不会再发生形变了，此时所述中央随动盘的上表面是一个平面。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，在所述顶部冲击条顶部侧壁设置第一吸引贴，所述中央随动盘的贯穿孔内壁设有与第一吸引贴相互吸引的第二吸引贴。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，所述下压制模具内、位于所述振动板下方处部设置有搅动电机，所述搅动电机与所述中央搅动盘连接，以驱动所述中央搅动盘水平转动。
优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，所述压制模具头的底面上设置有压制头，所述压制头的位置与所述压制槽对应，所述压制头外部设有所述模型槽。
所述模型槽的顶部设有升降装置的底部，升降装置的顶部连接在所述压制模具头的底面上。
本发明的第二个目的是提供一种由上述方法制备得到的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
在下压制模具中设置振动板，振动板在振动时其内部的搅动盘处在一定高度位置，因此在振动板上下振动过程中搅动齿反复伸入粉料中，以将粉料中的空穴破坏，消除了“拱桥效应”，并且振动板在振动时将被搅动的粉料振动紧实，最后在压力作用下使粉料紧密结合，坯块的均匀度得到了提高，进而使碳化硅陶材料的强度和硬度得到了提升。
由于位于所述中空腔体、凸出腔体正下方的搅动齿上下振动的幅度大于位于实心挡板下方的搅动齿上下振动幅度。随着振动的不断进行，粉料一部分进入中空腔体、凸出腔体内，并且有些粉贴着中空腔体、凸出腔体内壁，改变了中空腔体、凸出腔体内壁的表面张力，则压坯时，粉料进入中空腔体、凸出腔体内后，只剩下粉料颗粒间的活动，减少边缘效应，提高中空腔体、凸出腔体内粉料均匀度。另一部分粉料仍位于实心挡板下方，则模型槽压坯的时候，粉料能顺利进入中空腔体、凸出腔体内，展现出“槽形”结构的托舟坯体。
利用本发明的压制成型装置压制素坯后，制备的素坯颗粒均匀度好，强度高。
在本发明的一个实施例中，顶部冲击条、弹力装置和底部冲击条是随着振动节奏活动的，用实体结构的位置变化把振动波的能量传递到了更远的位置，即振动机构的振动力量可以传递到更高的位置，比其他搅动齿的活动幅度大。这种能量的传递方法是无形能量转化为有形能量的体现，且顶部冲击条、弹力装置和底部冲击条实体结构的运动对粉体又具有冲击力，那么在多重能量叠加的情况下，粉体的拱桥效应可以被充分消除。
附图说明
图1为一种碳化硅舟托的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的压制成型装置的立体结构示意图。
图3为本发明实施例提供的压制成型装置的主视结构示意图。
图4为本发明实施例提供的下压制模具工作时振动状态的示意图一。
图5为本发明实施例提供的下压制模具工作时振动状态的示意图二。
图6为本发明实施例提供的下压制模具停止工作时的结构示意图。
图7为凸出腔体下方搅动齿停止工作时的结构示意图。
图8为凸出腔体下方搅动齿工作时的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的原料组成采用现有技术，比如CN108203300A所述的配料组成：基础料、分散剂、增塑剂和润滑剂；
所述基础料由亚微米碳化硅(D50＝700nm)和烧结助剂(D50＝1.2μm)组成，所述亚微米碳化硅占基础料总重量的96％，所述烧结助剂占基础料总重量的4％；
所述分散剂占基础料总重量的0.8％，增塑剂占基础料总重量的2.5％，润滑剂占基础料总重量的3％；
所述的烧结助剂由氮化铝、氧化铝和氧化钇组成，并且氮化铝、氧化铝和氧化钇组成占基础料总重量的1.4％、1.6％、1％；
所述分散剂为四甲基氢氧化铵；
所述增塑剂为质量浓度10％的PVA水溶液；
所述润滑剂由聚乙二醇和甘油组成，其中，聚乙二醇占基础料总重量的1.5％，甘油占基础料总重量的1％。
反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的原料组成也可以采用CN107098702B实施例1所述的粉料组成：碳化硅粉体1000g、酚醛树脂206g、造孔剂100g、石墨粉200g、乙醇3000g、表面活性剂(碳粉分散剂)50g。
需要说明的是，本发明的创新点在于碳化硅陶瓷大托舟的制备方法的改变，所以该碳化硅陶瓷大托舟的制备原料配比参照现有技术设计，只是改变了相应的制备方法。
实施例1
一种制备反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的方法：
所述反应烧结碳化硅陶瓷大托舟由以下原料组成：基础料、分散剂、增塑剂和润滑剂；
所述基础料由亚微米碳化硅(D50＝700nm)和烧结助剂(D50＝1.2μm)组成，所述亚微米碳化硅占基础料总重量的96％，所述烧结助剂占基础料总重量的4％；
所述分散剂占基础料总重量的0.8％，增塑剂占基础料总重量的2.5％，润滑剂占基础料总重量的3％；
所述的烧结助剂由氮化铝、氧化铝和氧化钇组成，并且氮化铝、氧化铝和氧化钇组成占基础料总重量的1.4％、1.6％、1％；
所述分散剂为四甲基氢氧化铵；
所述增塑剂为质量浓度10％的PVA水溶液；
所述润滑剂由聚乙二醇和甘油组成，其中，聚乙二醇占基础料总重量的1.5％，甘油占基础料总重量的1％。
反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法如下：
1)按上述配比称取各原料；
2)球磨混合：
3)喷雾造粒：
球磨混合与喷雾造粒的具体操作方法参照CN108203300A的实施例1的步骤；
4)压制成型：
利用本发明设计的压制成型装置进行压制成型；
所述压制成型装置，如图2-8所示，本发明中的压制成型装置包括：
上压制模具100；
下压制模具300，设置在所述上压制模具100下方，所述上压制模具100和下压制模具300之间设置有压制模具头200，所述下压制模具300的顶面设置有压制槽310，所述压制槽310底部竖直活动设置有振动板311，振动板311的内部具有空腔，所述振动板311内部空腔处设置有中央搅动盘312，所述中央搅动盘312的顶面上设置有多个搅动齿314，所述振动板311的顶面上设置有中央随动盘315，所述中央随动盘315与所述中央搅动盘312均水平设置，所述搅动齿314穿过所述振动板311的顶面并插入至所述中央随动盘315上设置的贯穿孔中。
参见图4，在本实施例中，所述振动板311内部空腔处水平转动设置有中央搅动盘312，所述振动板311的顶面上水平转动设置有中央随动盘315，所述振动板311的顶面为活动板，活动板的侧壁转动连接在所述振动板311的空腔内侧壁上设置的环形轨道上，当所述搅动齿314转动的时候，带动活动板一起水平转动。中央搅动盘312的转动角度为0-15度。
所述下压制模具300内、位于所述振动板311下方处部设置有搅动电机330和振动机构，所述搅动电机330与所述中央搅动盘312连接，以驱动所述中央搅动盘312水平转动，具体的，所述中央搅动盘312设有通槽，所述搅动电机330的输出轴贯穿所述通槽，并能在所述通槽内转动，所述搅动电机330的输出轴贯穿所述通槽后与所述中央搅动盘312底部中心处连接，所述搅动电机330的非输出轴的部分镶嵌安装在所述下压制模具300内；所述振动机构驱动所述振动板311在竖直方向上振动。搅动电机330为双向旋转电机。
参见图2，所述上压制模具100和下压制模具300之间通过定位柱400连接，所述定位柱400设置在所述上压制模具100和下压制模具300之间空间的角落处，所述定位柱400穿过压制模具头200后，使所述压制模具头200能够在所述上压制模具100和下压制模具300之间上下移动。也可以在压制模具头200与定位柱400之间安装可拆卸的定位螺栓，定位螺栓贯穿压制模具头200后与定位柱400外壁抵接，利用摩擦力对压制模具头200定位，拆除定位螺栓，则压制模具头200能上下移动。
在本申请的实施例中，在所述上压制模具100底部设置伸缩装置110的一端，伸缩装置110的另一端与压制模具头200顶面连接，伸缩装置110为液压杆或者电动伸缩杆等能够施加压力的装置，参见图3，压制模具头200的底面上设置有压制头210，所述压制头210的位置与所述压制槽310位置对应。所述压制头210的外部设有模型槽220，模型槽220位于所述压制模具头200与所述压制槽310之间，所述模型槽220的顶部设有升降装置230的底部，升降装置230的顶部连接在所述压制模具头200的底面上。
伸缩装置110给模型槽220提供压力，当所述压制模具头200在伸缩装置110的驱动下下压时，模型槽220在升降装置230的作用下随着压制模具头200同步下移，所述模型槽220插入所述压制槽310内部，以使压制槽310中的料压制形成坯块。
参照图3-4，模型槽220包括凸出腔体221、中空腔体222和实心挡板223，中空腔体222和实心挡板223从左至右交替设置，中空腔体222的下端开口，用于进料。模型槽220的两侧为凸出腔体221，凸出腔体221的下端开口，用于进料，所有的中空腔体222和实心挡板223位于两个所述凸出腔体221之间。当模型槽220与压制槽310接触的时候，压制槽310内的料进入中空腔体222和凸出腔体221，形成凹槽形结构的坯，以助于形成图1所示的适用于太阳能光伏场景的反应烧结碳化硅大托舟。
位于所述中空腔体222、凸出腔体221正下方的搅动齿314上下振动的幅度大于位于实心挡板223下方的搅动齿314上下振动幅度。示例性的，位于凸出腔体221、所述中空腔体222正下方的搅动齿314底部设有弹力部件的顶部，所述弹力部件的底部设有所述中央搅动盘312顶部。所述弹力部件为弹簧或者弹力气囊，弹力部件的宽度小于中央随动盘315以及振动板311顶部开设的贯穿孔宽度，弹力部件能在所述贯穿孔内上下活动。那么振动机构结合弹力部件的效果，使得位于凸出腔体221、所述中空腔体222正下方的搅动齿314的振动幅度更大。优选的，与凸出腔体221正下方搅动齿314连接的弹力部件的弹力小于与所述中空腔体222正下方搅动齿314连接的弹力部件的弹力。注意弹力部件的弹性设置，使得搅动齿314在其自身重力作用下可将弹力部件的位置压缩至最短，则当模型槽220向下施加压力的时候，弹力部件不会再发生形变了，此时中央随动盘315的上表面是一个平面状态。
在压制过程中，所述压制模具头200下移，使得模型槽220接近压制槽310底面，模型槽220位于压制槽310内物料上方。所述搅动电机330和振动机构持续工作，所述搅动电机330带动中央搅动盘312往复转动，进而使搅动齿314带动中央随动盘315往复转动。所述中央随动盘315上的贯穿孔的形状和大小与每个搅动齿314的形状和大小匹配，且位置一一对应。当振动机构带动振动板311上下振动时，在适当的振动频率下，如驱动力间歇性存在时，振动板311始终保持处在一定高度位置，而由于振动板311自身重力和弹性件(例如连接在下压制模具300的内底面和振动板311底面之间的弹簧结构的弹力件)的作用，当振动机构的驱动力消失后短时间内，振动板311快速向下移动，搅动齿314的位置保持不变，搅动齿314从中央随动盘315的贯穿孔中伸出，进而插入位于振动板311上方的粉料中，参见图3。当振动机构的驱动力存在时，振动板311快速向上移动，使搅动齿314的顶部与中央随动盘315顶部齐平，参见图5。又由于搅动电机330通过中央搅动盘312带动搅动齿314转动，通过这种反复的插入和转动，使搅动齿314在大面积内搅动粉料，进而使粉料内部可能存在的空穴被破坏，在振动板311的振动作用下，粉料被振动紧实，且搅拌齿314也能传递振动波，在振动和搅动的双重作用下，粉料内部的空穴消失，大大提高了压制后形成的坯块的均匀度。当压制模具头200下移至一定的高度，即将与压制槽310中的粉料接触时，搅动电机330和振动机构停止工作，以避免搅动和振动对压制成型的坯块造成破坏。此时，振动板311处在压制槽310的内底面上，且中央搅动盘312也在重力作用下下落至振动板311的内底面，使搅动齿314和中央随动盘315的顶面齐平。此时中央随动盘315的顶面为一整个平面，以对上方的粉料提供足够的支撑，参见图6。
上述工作过程中，由于位于所述中空腔体222、凸出腔体221正下方的搅动齿314上下振动的幅度大于位于实心挡板223下方的搅动齿314上下振动幅度。那么当动齿314振动至插入粉体中的时候，位于所述中空腔体222、凸出腔体221正下方的搅动齿314能够大幅度振动至伸入相应的中空腔体222、凸出腔体221内，在较高的高度上搅动，使得在中空腔体222、凸出腔体221内的料也能避免“拱桥效应”，位于实心挡板223下方的搅动齿314则在较低的高度上搅动，将实心挡板223下方的物料的拱桥效应消除。随着“往复转动”以及振动的不断进行，粉料一部分进入中空腔体222、凸出腔体221内，并贴着中空腔体222、凸出腔体221内壁，改变了中空腔体222、凸出腔体221内壁的表面张力，则压坯时，粉料中空腔体222、凸出腔体221内后，只剩下粉料颗粒间的活动，减少边缘效应，提高中空腔体222、凸出腔体221内粉料均匀度。另一部分粉料仍位于实心挡板223下方，则模型槽220压坯的时候，粉料能顺利进入中空腔体222、凸出腔体221内，展现出“槽形”结构的坯体。
压制成型装置工作压力为200MPa，振动时不施加压力，振动混合结束后施加压力。
5)素坯烘干：
将压制好的素坯放入120℃烘箱中保温4h，然后以2℃/min的速率升温至700℃惰性气体环境中，接着于700℃保温2h，除去素坯中的蜡物质；其中惰性气体采用氩气。
6)空气中氧化除碳：
将5)中处理后的素坯装入氧化炉，在大气环境下进行升温，以2℃/min升温至450℃，保温2h，氧化去除掉素坯中游离碳；
7)高温烧结：
将处理后素坯整齐装入热等静压烧结炉内，关闭炉门，开启真空泵抽取真空，以5℃/min升温至900℃，保温0.5h，关闭真空泵，开始充入氩气至烧结炉的压力表显示为0.01bar，以4℃/min升温至1200℃进行，保温1h；然后充氩气至压力表显示为5bar，以3℃/min升温至1900℃，保温1.5h；然后充氩气至压力表显示为95bar，以1℃/min升温至1950℃，保温10min，关闭加热系统，保证炉内压力不变，待温度降至1500℃卸压，然后随炉冷却至室温开炉。
本实施例的制备方法与CN108203300A的实施例1相比，采用了特殊结构的压制成型装置来压制成型而得到素胚，制备成素坯后，后续的烘干时间、氧化除碳时间以及煅烧时间均缩短，大大提高了碳化硅大托舟的制备效率，并且制备得到的碳化硅大托舟硬度可达2875HV。
实施例2
一种制备反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的方法，与实施例1的方法基本相同，区别在于：
在本实施例中，所述振动机构包括振动电机320和偏心轮321，所述偏心轮321设置在所述振动电机320的转轴上，且所述偏心轮321与所述振动板311的底部接触。
示例性地，振动电机320水平设置在下压制模具300内部，偏心轮321设置在振动电机320的转轴上后与振动板311底部设置的接触块313接触，进而将偏心轮321的转动转换为振动板311的上下振动。接触块313的作用是在振动板311与偏心轮321之间传动，既能将振动的动能通过接触块313传递给振动板311，又能避免偏心轮321直接与振动板311接触，保护振动板311的寿命。优选的，接触块313通过螺栓、螺钉或者螺纹连接等方式可拆卸连接在振动板311的底部，便于更换。
需要说明的是，在本实施例中，下压制模具300内部位于所述压制槽310底部的位置设有活动空间，接触块313、偏心轮321均位于所述活动空间内，振动电机320安装在所述活动空间处。
本实施例的制备方法与CN108203300A的实施例1相比，采用了特殊结构的压制成型装置，制备成素坯后，后续的烘干时间、氧化除碳时间以及煅烧时间均缩短，大大提高了碳化硅大托舟的制备效率，并且制备得到的碳化硅大托舟硬度可达2899HV。
实施例3
一种制备反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的方法，与实施例1的方法基本相同，区别在于：
位于所述中空腔体222、凸出腔体221正下方的搅动齿314的结构参见图7-8，包括弹力外壳3141、顶部冲击条3142、弹力装置3143和底部冲击条3144，弹力外壳3141的底部固定在所述中央搅动盘312上，弹力外壳3141的顶部贯穿中央随动盘315以及振动板311顶面的贯穿孔，并能伸出中央随动盘315。所述弹力外壳3141内部从上到下依次设有顶部冲击条3142、弹力装置3143和底部冲击条3144，顶部冲击条3142、弹力装置3143和底部冲击条3144按照从上到下的位置固定连接。
示例性的，所述弹力外壳3141采用弹性材质制备，顶部冲击条3142、底部冲击条3144是刚性的条状结构，二者的外表面均为光滑的表面，弹力装置3143为弹簧。底部冲击条3144底部向上运动的位置上限低于中央随动盘315的贯穿孔顶部的高度。
顶部冲击条3142顶部以及底部冲击条3144底部为自由活动状态，在振动板311向上振动的时候，底部冲击条3144能向上移动至与所述中央随动盘315脱离，所述顶部冲击条3142能向上移动至插入凸出腔体221或者所述中空腔体222内，参见图8，当在振动板311向下动的时候，底部冲击条3144能落至位于与所述中央随动盘315上，参见图7，顶部冲击条3142也向下移动，并且，在弹力装置3143的弹力作用下，顶部冲击条3142还能在持续上下振动一段时间，则本实施例的结构不仅能够使搅动齿314插入凸出腔体221或者所述中空腔体222内，还能有二次振动作用，振动时效长。
在本实施例中，顶部冲击条3142、弹力装置3143和底部冲击条3144是随着振动节奏活动的，用实体结构的位置变化把振动波的能量传递到了更远的位置，即振动机构的振动力量可以传递到更高的位置，比其他搅动齿314的活动幅度大。这种能量的传递方法是无形能量转化为有形能量的体现，且顶部冲击条3142、弹力装置3143和底部冲击条3144实体结构的运动对粉体又具有冲击力，那么在多重能量叠加的情况下，粉体的拱桥效应可以被充分消除。
注意弹力装置3143的弹性设置，使得顶部冲击条3142在其自身重力作用下可将弹力装置3413的位置压缩至最短，则当振动机构停止工作的时候，弹力装置3413不会再发生形变了，此时中央随动盘315的上表面是一个平面状态。示例性的，在顶部冲击条3142顶部侧壁设置第一吸引贴，中央随动盘315的贯穿孔内壁设有与第一吸引贴相互吸引的第二吸引贴，当振动机构停止工作的时候，顶部冲击条3142落入中央随动盘315的贯穿孔内，第一吸引贴与第二吸引贴相互吸引，使中央随动盘315上表面维持在平面状态。
本实施例的制备方法与CN108203300A的实施例1相比，采用了特殊结构的压制成型装置，制备成素坯后，后续的烘干时间、氧化除碳时间以及煅烧时间均缩短，大大提高了碳化硅大托舟的制备效率，并且制备得到的碳化硅大托舟硬度可达2940HV。
对照例1
一种制备反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的方法，与实施例1的方法基本相同，区别在于：
压制成型装置包括：
上压制模具100；
下压制模具300，设置在所述上压制模具100下方，所述上压制模具100和下压制模具300之间设置有压制模具头200，所述下压制模具300的顶面设置有压制槽310。所述上压制模具100和下压制模具300之间通过定位柱400连接，所述定位柱400可以设置在所述上压制模具100和下压制模具300之间空间的角落处，所述定位柱400穿过压制模具头200后，使所述压制模具头200能够在所述上压制模具100和下压制模具300之间上下移动。在所述上压制模具100底部设置伸缩装置110的一端，伸缩装置110的另一端与压制模具头200顶面连接，压制模具头200的底面上设置有压制头210，所述压制头210的位置与所述压制槽310位置对应，且所述压制头210的形状和面积大小与所述压制槽310匹配。当所述压制模具头200在伸缩装置110的驱动下下压时，所述压制头210插入所述压制槽310内部，以使压制槽310中的粉料压制形成坯块。
本实施例的压制成型装置与实施例1的设备区别在于所有搅动齿314均为一个条形结构，搅动齿314的形状不可变。
本对照例的制备方法与本发明实施例1相比，未采用能够提高素坯粒径均匀度的部件，所以制备得到的碳化硅大托舟硬度为2711HV。
实施例4
一种制备反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的方法，与实施例1的方法基本相同，区别在于，压制成型装置工作压力为160MPa，制备得到的碳化硅大托舟硬度可达2850HV。
需要说明的是，本发明中，成型设备工作压力的测定可通过在压制头210处设置压力传感器的方式实现，也可以采用其他的能够测定和实施工作压力的现有技术结构，本申请不在赘述。
需要说明的是，如果采用的是“热压”成型手段则所述压制模具头200的外壁还设置有加热板，所述加热板设有电源，加热板将压制模具头200加热，并且将热量传递给模型槽220。
需要说明的是，本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。
需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，包括称料、混料、压制成型、素坯烘干、高温烧结，利用压制成型装置进行压制成型，所述压制成型装置包括上压制模具(100)和下压制模具(300)，所述下压制模具(300)设置在所述上压制模具(100)下方，所述上压制模具(100)和下压制模具(300)之间设置有压制模具头(200)，所述下压制模具(300)的顶面设置有压制槽(310)，所述压制槽(310)底部竖直活动设置有振动板(311)，所述振动板(311)内部设置有中央搅动盘(312)，所述振动板(311)的顶面上设置有中央随动盘(315)，所述中央随动盘(315)与所述中央搅动盘(312)均水平设置，所述中央搅动盘(312)的顶面上设置有多个搅动齿(314)，所述搅动齿(314)穿过所述振动板(311)的顶面并插入至所述中央随动盘(315)上的贯穿孔中，所述下压制模具(300)内部设置有振动机构，所述振动机构驱动所述振动板(311)在竖直方向上振动；
其特征在于，所述压制模具头(200)底部设有模型槽(220)，所述模型槽(220)位于所述压制模具头(200)与所述压制槽(310)之间，所述模型槽(220)包括凸出腔体(221)、中空腔体(222)和实心挡板(223)，所述中空腔体(222)的下端开口，所述模型槽(220)的两侧为所述凸出腔体(221)，所述凸出腔体(221)的下端开口，所有的中空腔体(222)和实心挡板(223)位于两个所述凸出腔体(221)之间。
2.根据权利要求1所述的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，其特征在于，位于所述中空腔体(222)、凸出腔体(221)下方的所述搅动齿(314)上下振动的幅度大于位于所述实心挡板(223)下方的所述搅动齿(314)上下振动幅度。
3.根据权利要求2所述的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，其特征在于，位于所述凸出腔体(221)、所述中空腔体(222)下方的所述搅动齿(314)底部设有弹力部件的顶部，所述弹力部件的底部设于所述中央搅动盘(312)顶部。
4.根据权利要求2所述的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，其特征在于，位于所述中空腔体(222)、所述凸出腔体(221)下方的所述搅动齿(314)的结构包括弹力外壳(3141)、顶部冲击条(3142)、弹力装置(3143)和底部冲击条(3144)，所述弹力外壳(3141)的底部固定在所述中央搅动盘(312)上，所述弹力外壳(3141)的顶部贯穿所述中央随动盘(315)以及所述振动板(311)上的贯穿孔，并能伸出所述中央随动盘(315)，所述弹力外壳(3141)内部从上到下依次设有顶部冲击条(3142)、弹力装置(3143)和底部冲击条(3144)，所述底部冲击条(3144)底部为自由活动状态。
5.根据权利要求4所述的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，其特征在于，所述顶部冲击条(3142)、所述弹力装置(3143)和所述底部冲击条(3144)按照从上到下的位置依次固定连接。
6.根据权利要求4所述的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，其特征在于，当振动机构停止工作的时候，所述弹力装置(3413)不再发生形变，此时所述中央随动盘(315)的上表面是一个平面。
7.根据权利要求4所述的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，其特征在于，在所述顶部冲击条(3142)顶部侧壁设置第一吸引贴，所述中央随动盘(315)的贯穿孔内壁设有与第一吸引贴相互吸引的第二吸引贴。
8.根据权利要求1所述的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，其特征在于，所述下压制模具(300)内、位于所述振动板(311)下方处部设置有搅动电机(330)，所述搅动电机(330)与所述中央搅动盘(312)连接，以驱动所述中央搅动盘(312)水平转动。
9.根据权利要求1所述的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟的制备方法，其特征在于，所述压制模具头(200)的底面上设置有压制头(210)，所述压制头(210)的位置与所述压制槽(310)对应，所述压制头(210)外部设有所述模型槽(220)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的反应烧结碳化硅陶瓷大托舟。
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