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哈工大郑永挺教授:燃烧合成气相等静压制备氮化物陶瓷制品
2017年08月29日 发布 分类:行业要闻 点击量:3169
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对于传统的陶瓷烧结工艺,需要长时间的高温处理,耗能多、工期长,成本较高。为获得致密的陶瓷,常需要添加助烧剂,或采用热压、热等静压的方法。但是加入助烧剂会降低产物的高温性能;热压、热等静压工艺的设备很复杂,生产成本较高。采用SHS气相等静压技术可明显改善传统烧结工艺上述的不足。特别对于BN、AlN、Si3N4这样较难烧结的陶瓷,SHS工艺更具有独特的优势。

 

郑永挺教授、博士生导师

 

哈尔滨工业大学特种环境复合材料国防重点实验室,复合材料与结构研究所郑永挺教授,曾经参与和负责国家863项目:“高品质氮化硅和碳氮化钛超细粉体的低成本制备技术”,“氮化物基复合陶瓷特种热电偶保护管低成本制备技术”等。对氮化物粉体和陶瓷的制备有着深入的理论研究和丰富的实践成果,9月14-16日将在烟台召开的“2017年全国氮化物粉体与陶瓷制备技术研讨会”上,郑教授将做题目为“燃烧合成气相等静压制备氮化物陶瓷制品”的报告,对SHS气相等静压技术进行探讨。

 

SHS气相等静压技术简介

SHS气相等静压技术把SHS过程与气相等静压作用结合起来,利用燃烧反应产生的高温,在燃烧合成的同时,对高温产物进行气相热等静压,可制备近无余量的形状复杂的陶瓷部件。该工艺的烧结温度是常规陶瓷制备方法无法达到的,烧结时可以无须加入助烧剂,这样可以大大提高产物的高温性能,这对于航空、航天等军事科技领域的高温结构材料具有重要意义。同时,该工艺在气相等静压时可以不使用外包套,非常适于制造形状复杂的陶瓷零部件,如涡轮机叶片、发动机喷管、喉衬等,可大幅度降低陶瓷的制造、加工成本,具有很好的应用前景。

 

目前,郑教授的团队利用从俄罗斯引进具有国际先进水平的超高压(500MPa)SHS反应器,已成功地开发出了AlN、BN、BN-SiO2、SiC- Si3N4、AlN 、AlN-TiC、AlN-SiC、AlN-TiB2、BN-SiO2等致密陶瓷材料。

 

SHS气相等静压技术在热电偶保护管方面的应用

热电偶保护管广泛应用于黑色、有色金属冶炼、稀土、陶瓷玻璃、水泥等工业窑炉的测温系统,是一种需求量很大的消耗品。目前,高温、腐蚀、高冲刷环境下使用的特种高温、高强、高硬度的热电偶保护管,国内尚不能生产,需要每年花费大量的外汇从国外进口。

 

本项目在863项目支持下,采用一种新颖的燃烧合成热等静压(SHS-HIP)技术,研制高性能的氮化物陶瓷热电偶保护管(Si3N4-SiC、AlN-TiB2、BN-SiC)。该技术将燃烧合成、过渡液相烧结、热等静压等融为一体,具有成本低廉、合成迅速、产物高温性能优异、适于制造复杂形状陶瓷部件等独特优势。本项目在原有SHS-HIP系统研究工作的基础上,结合低压注射成型工艺,突破盲孔细长特种陶瓷管(L=350mm,D=20mm ,d=8mm ) 成型、脱脂、合成中的关键技术,研制开发耐高温、耐高冲刷的特种热电偶保护管成熟的低成本、批量化、快速高效的制造技术,为产业化奠定坚实的基础。同时作为一种新颖的、适用面较广的高性能复杂形状陶瓷的低成本制造技术,本项目的研究必将促进我国高性能陶瓷低成本制备工艺技术的进步、发展。

 

郑永挺教授简介

郑永挺,男,博士。哈尔滨工业大学特种环境复合材料国防重点实验室,复合材料与结构研究所教授,博士生导师。 主要从事耐高温材料燃烧合成、纳米复合陶瓷、相变动力学领域的教学、科研、产业化推广等方面工作。在国内外发表学术文章六十余篇,其中SCI检索23篇,EI检索35篇。授权国家发明专利15项,出版专著2本。主持国家863、自然科学基金等项目七项,参与国家863、预研项目等三项。

 

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