現代制造技術的迅猛發展，對工程材料提出了愈來愈高的性能要求尤其某些*學科不僅要求工程材料具備良好的機械性能，而且要求其具有良好的化學物理性能，諸如比重、耐腐蝕耐高溫及熱傳導等如在火箭和導dan的發展中，鼻錐是關鍵部件，它要承受1 50dC的高溫，要求材料具有高的高溫強度和良好的抗氧化性能，只有當今被稱為現代陶瓷中的結構陶瓷才能滿足其性能要求近年來，結構陶瓷作為一種新型的工程材料而風靡科技界。英、美、法、日等工業發達國家已廣泛地將結構陶瓷材料應用于航空、航天和高精密機械的結構件的制造，且已取得了可觀的經濟和社會效益結構陶瓷包括氮化硅碳化硅氧化鋯、氧化鋁六方氮化硼等。而碳化硅（SiC）因其優良的高溫力學性能低熱膨脹系數、高導熱率、良好的抗熱沖擊性及比重輕（只有一般金屬的三分之一）被廣泛應用于航空航天器件（如火箭發動機燃燒室內壁噴嘴鼻錐）的制造。本項目為某航天器上的高溫燃燒室，原來曾用過金屬鈮（Nb）來制造，但其比重大且高溫力學性能的限制使航天器的總體性能受到了*的影晌因此，本研究采用碳化硅陶瓷來制造某航天燃燒室以達到其使用性能要求1 1 SC的基本特性Sic的晶體結構SiC是Si-C間鍵力很強的共價鍵化合物SC有75種變體，主要的變化是a-SC和|3-SC~SiC是高溫穩定型，|3~SiC在2 100°C開始向a-SC轉變，在2 400°C迅速轉變成a-SiCSiC的長程結構很復雜，但其短程結構簡單由碳硅原子相間排列構成類金剛石的四面體結構zui常見的結構有a型6H六方、4H六方和卩-SiC的面心立方。SC的晶體結構決定了其具有高的熔點、硬度、化學惰性和高溫強度SiC陶瓷的性能及應用反應燒結碳化硅和燒結、熱壓碳化硅一樣都是致密材料英國Refel反應燒結碳化硅的平均晶粒大小為0.5~5m碳化硅陶瓷都是以穿晶斷裂為主，其強度取決于碳化硅的晶粒大小。碳化硅的斷裂源主要是大晶粒、表面連通孔隙和某些夾雜在燒結a-SiC和燒結P-SiC中，斷裂都同a相的異常長大有關。表1為國內外幾種碳化硅陶瓷的性能表1國內外幾種碳化硅陶瓷的性能性能反應燒結REFEL熱壓上海硅酸鹽所SSA密度抗彎強度/N.mm-2彈性模量/<熱膨脹系數（<導熱系數（卡/cm.s.°C SiC陶瓷的高溫蠕變速率小。在高溫長時間使用中，SiC陶瓷很穩定，抗氧化性好，強度較少受環境（例如氧化）的影晌SiC的耐急冷急熱性好，且具有優良的高溫抗腐蝕性。因而，碳化硅常用在飛機、火箭等的燃燒器部件、火箭噴嘴及軸承滾珠機械密封等處用SiC制造航天器燃燒室可以說是物盡其用了。

2SC燃燒室的研制21研制要求為某航天器燃燒室的零件簡圖，該制件有較高的制造精度要求其技術要求為：（1）強度試驗：壓力2. 0MPa保壓15min，制件無任何損壞；（2）氣密試驗：壓力1.壓15min，無任何泄漏；（3）零件可在溫度不低于1 30，壓力大于。8MPa情況下連續工作30h 22研制工藝流程Ci―合成Sb除碳―SiC微粉―添加燒結助C齊卜混磨―等靜壓成型素坯―預燒素坯―機加工（粗加工常壓燒結―磨削（精加工）至圖紙要求尺寸成品某航天器燃燒室示意2.1SC微粉的制備高純度細碳化硅粉用氣凝二氧化碳和燃氣碳黑合成，其反應式為Si2+ 35nm的碳150C時通氬氣保護，反應4h獲得2~ 3m的純P-Sic粉原料中加入微量SiC粉可抑制SC的長大反應生成的SC微粉可能還有多余的碳黑，故安排除碳工序。

22.2SC坯件的成型該制件的成型采用冷等靜壓成型方法跟模壓法比較其具有可以成型形狀復雜的零件，且制件密度均勻，可獲得接近*致密的材料的優點。本制件采用濕袋模具的冷等靜壓方法成型，成型的坯件按零件圖留有適當余量22.3SC制件的燒結SiC很難燒結其晶界能與表面能之比很高，不易獲得足夠的能量形成晶界而燒結成塊體。SiC燒結時的擴散速率很低，其表面的氧化膜也起擴散勢壘作用。因此，碳化硅需要借助添加劑或壓力等才能獲得致密材料本制件采用Al-B~C作為燒結助劑。硼（B）在SC晶界的選擇性偏析減小晶界能，提高燒結推動力，但過量的B會使SiC晶粒異常長大添加C（碳）可以還原碳化硅表面對燒結起阻礙作用的S02膜，并使表面自由能提高但過多的碳，使制品失重，密度下降。鋁（Al）有抑制晶粒長大的作用，并有增強硼的燒結助劑作用，但過量的Al卻會使制件的高溫強度下降因此，必須通過試驗合理確定Al，B，C的用量22.4制件坯件的粗、精加工制件的素坯用切削（常規方法）加工方法，為后續的磨削加工（精加工）留下余量磨削加工用特制的夾具及金剛石*進行由于碳化硅制件的許多性能可隨其微粉的尺寸大小及其微粉的活性元素的含量而變化，故其微粉尺寸嚴格控制在2~3m另外，素坯和常壓燒結的加熱升溫速率也對成品的質量產生重要的影晌23關鍵工藝的工藝參數23.1素坯制作工藝參數制作素坯的目的是為下一步機加工作準備，其原則是制作的素坯有一定的強度，并使切削加工易于進行。成型素坯用冷等靜壓的濕袋成型方式，其冷等靜壓壓力為250MPa冷等靜壓在設備上進行。素坯預燒結溫度約為1500°C，燒結時間為1.5~ 3.2制件的常壓燒結本燒嫌化硅制件的蓖終燒魃厲加燒結助劑常壓燒結方se在￥0鯽：電阻爐內進行其燒結溫度2300°C，燒結時間為1~ 1.5h盡量使P-SC轉化為高溫穩定型24SiC燃燒室制件的性能（見表2）體積密度氣孔率抗彎強度熱膨脹系數導熱系數表2碳化硅燃燒室制件的基本性能2.5SiC燃燒室制件的試驗強度試驗曲線根據設計要求，SC燃燒室制件必須經過強度、氣密、高溫、急冷急熱等性能試驗25.1強度試驗0MPa氣壓，持續30min，制件保持完好。為強度試驗曲線25.2氣密性能試驗氣密性能試驗，未見制件有任何泄漏。為試驗曲線25.3急冷急熱循環試驗急冷急熱循環試驗方式模擬該制件的實際使用條件的方法進行即將制件在室溫下置于MSi2電爐中加熱至1300°C而快速置于空氣中強制風冷。冷卻速率30C/mi如此循環10次，未見制件有裂紋和破壞。為急冷急熱循環試驗曲線25.4高溫試驗1~2.5.3各項試驗的制件用于某航天器的地面模擬裝機高溫試驗，試驗后制件完妊急冷急熱試驗曲線SiC陶瓷燃燒室制件的各種模擬現場的性能試驗表明，用SiC陶瓷材料代替金屬材料制備航天器高溫燃燒室是現實的，且*性明顯SiC陶瓷材料應用于民用耐高溫結構件前景良好，在某些情況下還可能免除原先的冷卻系統

SiC陶瓷密度儀/比重計： 

SiC陶瓷密度儀/比重計規格：（以下三款都可以用硅油法測量產品密度，如需水銀法請于供應商）

SiC陶瓷密度儀/比重計功能特點及裝置：                                  

·進口傳感器；                                            

·電子天平配合密度的測試裝置，可實現液體、固體的密度測試；

·可配合恒溫水槽作業、測量所需溫度的液體比重

·密度直讀，減取煩瑣的計算；

·標準的RS232數據輸出功能，可輕易的連接PC和打印機。；

·全自動零點跟蹤、蜂鳴器報警、超載報警功能

· 重量;6.5KG

·一體成型水槽尺寸,165*115*85

·藍色背光液晶顯示；

SiC陶瓷密度儀/比重計采用一體注塑成型測量架，一體注塑成型透明水槽，組裝方便，耐磨耐摔，防腐蝕，可清楚觀察樣品在介質中情況。

SiC陶瓷密度儀/比重計標準附件：

①主機、②水槽、③測量臺、④鑷子、⑤說明書、⑥砝碼、⑦防風防塵罩、⑧測顆粒配件一套、⑨測浮體配件一套、⑩電源變壓器一個

SiC陶瓷密度儀/比重計測量步驟：                                                                    
①將樣品放入測量臺，測空氣中重量，按M鍵記憶。

②將樣品飽和后放入測量臺，測空氣中重量，按M鍵記憶。
③將樣品飽和后放入水中，測水中重量，按M鍵記憶，直接顯示密度值。

不吸水陶瓷測量步驟：

①將樣品放入測量臺，測空氣中重量，按M鍵記憶。
②將樣品*浸入水中，測水中重量，按M鍵記憶，直接顯示密度值。