本文主要的研究内容是硅碳棒挤出制备高密度硅碳棒的关键部件—热端的工艺研究。主要分为以下几项内容:

       (1)研究颗粒级配对硅碳棒挤出成型以及成型生坯密度的影响，分析了粗、细颗粒对硅碳棒挤出工艺的影响。选择合适的碳化硅颗粒级配，获得较高的坯体密度。

       (2)研究增塑剂和润滑剂对硅碳棒挤出成型的影响，选用了合适的增塑剂和润滑剂，确定了合适的添加剂用量。

       (3)研究硅碳棒挤出型嘴结构尺寸对坯体成型的影响，确定合适的挤嘴参数，以期解决在成型过程中出现的缺陷。

       (4)重结晶碳化硅电热元件的性能测试，用电子扫描显微镜对制品表面形貌、晶体结构、气孔分布进行分析。

       (5)研究了颗粒级配对重结晶碳化硅电热元件的密度的影响，以及颗粒粒径对电热元件的电阻率、抗氧化性能的影响。

所采用的工艺流程

       本论文采用的工艺过程如图所示，具体过程为:将各种粒径的碳化硅按比例称量好，按质量比加入塑化剂和润滑剂，同时加水混合均匀，自然脱水至含水量20%(以碳化硅质量为基准)左右，放至密闭容器里陈腐24小时，然后将泥料放入自制的对滚机中对滚揉练，使其充分混合，混合均匀后，在真空硅碳棒挤出机中硅碳棒挤出成型。将硅碳棒挤出的坯体在4050 ℃环境下干燥24小时。将干燥的坯体放入真空炉，待炉内真空度达到2 X 10-'Pa后，开始升温，在1900℃时通入氢气或其它惰性气体保护，在2400℃保温1小时，得到碳化硅电热元件的热端产况的运动。陶瓷泥料经料筒及成形模具硅碳棒挤出成为坯体，也是由于料筒入口处的压力大于成形模具出口处的压力而产生的。同时因陶瓷泥料与料筒及成形模具内壁产生较大的摩擦阻力以及陶瓷泥料各组分颗粒间因互相移近靠拢等产生的内摩擦阻力等，所以欲使陶瓷泥料硅碳棒挤出成形为坯体，就必须克服这些摩擦阻力，并表现为硅碳棒挤出机的活塞对陶瓷泥料产生适宜的硅碳棒挤出成形压力，这就是硅碳棒挤出成形压力的形成过程。

       硅碳棒挤出模内物料的受力情况如图2-1所示，在物料的上部，模内的物料受力情况与压制成型时模具内物料的受力情况基本相同，物料受到阳模传递的正压力P时，不可避免的向侧面膨胀和变形，因此在硅碳棒挤出过程中，粉末会对模壁产生一个侧压力，模具基本上不会变形就是模壁对物料的反作用力。当物料发生运动时，由于有侧压力的存在，物料和模壁就会产生摩擦力侧。摩擦力可用下式石任物料的下部，山硅碳棒挤出嘴的出日无外界力，因此，在此区域内的物料，当内外压力差超过其屈服极限时，立即会从出口硅碳棒挤出。此内外压差实际上就是以物料传递到底面的硅碳棒挤出压力P、(要考虑模壁的摩擦损失及粉末内摩擦损失)。

       在硅碳棒挤出嘴的斜面上，如图所示，可将硅碳棒挤出力P分解成沿斜面法向力T和沿斜面向下的力N，以及斜面对物料的阻力N，包括物料与斜面的摩擦力。但是由于物料与斜面的的摩擦系数很小，故实际摩擦力远比N小得多，因此在斜面上任何一点处所受的各项力在x轴上投影之和不为零。上述差值P即为粉末向硅碳棒挤出嘴中心流动的侧向应力。另一方面，物料一旦产生了侧向流动，则斜面又会对流动的物料起到阻碍作用。http://www.zbqunqiang.cn/