初稿或修改稿电磁泵用碳化硅材料表面致密化研究韩涛1,杨金龙2,侯击波二亓健二程军1(I中北大学材料科学与工程学院，山西太原，030()51)(2清华大学材料系北京100084)摘要:针对电磁泵用碳化硅耐火材料发生铝液的渗透破坏问题,采用负压液相没溃技术使碳化硅耐火材料表面致密化。利用静力天平、SEM与ImagcJ,对比研究了浸渍剂、浸溃工艺对碳化硅试体表面致密化效果的影响，并对浸溃剂和浸渍工艺进行了优化。结果表明：釆用Ca3(PO4)2.AIPO4与纳米SiQ饱和混合溶液浸渍、浸渍-干燥-烧结重复四次的浸渍工艺得到报佳的表而致密化效果：表而孔隙率由9.3%降为0.1%.表面最大孔径由182pm降为3.8pm,吸水率由11」5%降为1.89%。关键词:SiC；Ca3(PO4)2;A1PO4；表面致密化;浸渍中图法分类号：TG146.4文献标识码：A文章编号：1002・185X(2007)06・0???・0?---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除------本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---在现代高温结构材料屮，碳化硅耐火材料由于具有高温强度高、抗氧化性强、密度低、耐磨损、耐腐蚀和与铝液浸润性小等一系列优良性能，因而在金属铝生产、铝合金熔铸、航空航天、汽车、化工及核能等领域有着广阔的应用前景叭目前，碳化硅耐火材料大量用于制作低压铝合金铸造用直流电磁泵的泵体和升液管叫由于电磁泵泵体内部结构比较复杂，常利用捣打成型和反应烧结方式进行生产，孔隙率比较大。在高压、高温熔融金属、熔渣的作用下，碳化硅材料表而发生腐蚀，形成表面裂缝，铝液通过表面孔隙和裂缝进入材料内部，经过多次冷热循环，可使碳化硅材料内部形成贯通孔洞，发牛铝液渗漏。解决此问题的最好办法是使碳化硅材料表面致密化，封住电磁泵内表面开口孔隙，使铝液不能进入泵体内部或通过泵体壁渗出。浸渍处理可以填充气孔、提高硕度和表面致密度等级，是一种有效的工艺方法，有着工艺简单、成本低的优点。本研究中选用了Ca3(PO4)2与AIPO4混合饱和溶液，Ca3(PO4)2>AIPO4-^纳米SiO?混合饱和溶液两种浸渍剂,多次负压浸渍■干燥■烧结工艺和经多次负压浸渍■干燥再一次烧结工艺两种浸渍工艺对烧结碳化硅试体进行表面致密化处理。1实验材料及方法碳化硅母材为反应烧结SiC(RBSiC),尺寸均为“50mmx50mm,密度为2.89g/cn?〜2.93g/cm3,表面孔隙率<9.3%,在浸入质量浓度为65%〜70%的过量H2SO4溶液屮浸泡24h,进行脱钠处理。在真空干燥箱中烘干至恒重。将Ca3(PO4)2与AIPO4混合物加入5%的稀盐酸溶液中，不断搅拌直至溶解，即制备成淡黄色粘稠状Ca3(PO4)占AIPO4混合饱和溶液(CAP)⑶。将适量比表面积为24m2/gSO分散到Ca3(PO4)占AIPO4混合饱和溶液中形成悬浮液(SCAP)o本研究采用两种浸渍工艺：一是浸渍■干燥■烧结循环工艺，即将碳化硅试体放入浸渍液屮，不断搅拌，在负压(0.09MPa)浸渍20min后取出烘干，在1200°C高温炉中烧结，即得到1次浸溃的试样，重复上述过程，即得到2、3和4次浸渍的试样°二是多次负压浸渍■干燥再一次烧结工艺，即将碳化硅试体放入浸渍液中，不断搅拌，在负压(0.09MPa)浸渍20min后取出烘干，重复浸渍•干燥三次最后一次烧结叫通过利用静力天平测试增重率和吸水率、利用扫描电镜观察分析表面形貌和利用ImagcJ软件分析表面气孔率研究浸渍剂和浸渍工艺对浸渍效果的影响。2结果与分析2.1浸渍工艺对碳化硅材料表面致密度的影响2.1.1表面形貌分析图lai为未经处理试样0的表面形貌，图la2是利用ImageJ图形软件分析处理a表面形成的效果图。由图可见，原始试样0表面比较粗糙，有大量三角形、圆形等形状的孔和长度不等的裂痕存在。这些都是电磁泵在使用过程中发生渗铝破坏的根源c图lbl为以Ca3(PO4)2与AIPO4混合饱和溶液为浸渍剂(下同)，经过一个浸渍■干燥■烧结循环工艺处理的试样1的表面形貌，图lb2是利用ImageJ图形软件分析处理bl表面形成的效果图。由图可见，试样1表面孔隙大大减少，形成了比较致密的膜。从图中的突起部分可以推断，形成的膜非常薄，其抵抗温度变化的能力比较弱，在冷却过程屮形成了大量裂纹，影响了试样1表面整体的致密度。图1C1为经过一个三次负压浸渍•干燥循环后一...