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石墨制品材料作为早期蒸镀金属的蒸发源材料

来源:www.quickkmag.com   时间: 2015-06-25 16:12:28

  石墨制品材料作为早期蒸镀金属的蒸发源材料,具有许多优质的性质,如良好的耐高温、热稳定性,良好的导电性,较好的抗热震性能等。然而石墨制品材料在高温下易氧化、易与蒸镀的金属发生化学反应导致石墨坩埚开裂,影响使用寿命。六方BN与石墨制品有相同的结晶结构,极为相似的热膨胀系数和热导率,优良的耐冷热循环冲击特性,是最理想的热匹配体系。而且BN对熔融金属的耐腐蚀性也很好,既有良好的高温绝缘性和机械加工性能。如果将石墨制品与六方BN制成石墨制品叠层状复合材料,根据复合材料的加和性,石墨制品材料科保持单相的性质,同时具有两者共同优良的性质,这样为设计和制造新型的具有耐高温石墨制品、耐热冲击性的热匹配型的蒸发源材料提供了极大的可能。

  在石墨制品层状复合材料的热压烧结研究中,石墨制品的致密度随着烧结温度的升高而增大,随着烧结温度的升高,材料界面结合状态逐渐改善,石墨制品层间出现了过渡区域。烧结温度越高,层状复合材料的层间结和强度越高。研究表明过长的保温时间对材料力学性能不利,材料的抗热震性能是随着烧结温度的升高逐渐提高的。

  采用石墨制品烧结技术制备了耐温石墨制品层状复合材料。研究发现,随着烧结温度的升高,石墨制品的精密度也是逐渐增加的。高温下过长的保温时间对石墨制品致密和石墨制品材料界面结合不利。这可能与石墨制品晶粒异常长大有关。随着烧结温度的升高,元素扩散加剧,过渡层的厚度越厚,石墨制品材料的层间界面和强度升高,石墨制品层与耐温石墨制品层结合越好。而在保温较长的时间内,试样的抗热震性能先增加后减小。试样随着石墨制品厚度的增加,其界面的结合状况是逐渐劣化的。

  研究表明,石墨制品在适当的中间层有利石墨制品层状复合材料的层间结合。中间层的材料体系为石墨制品混合物。采用中间层铝含碳量为99.99%。研究发现,在铝含量较低的情况下,中间层主要生物的是A1N,随着铝含量的增多,中间层生成的A1N也越多,热压烧结时间较长,对石墨材料界面的形成不利,而石墨制品烧结时间较短,有利于形成良好的界面。试样中间层A1N厚度随着铝含量的增加逐渐增大,界面结合也越来越好。与热压烧结相比,石墨制品烧结制的试样中A1元素向石墨制品层扩散的距离要大一些,而且向石墨制品层扩散距离要小一些。随着中间层铝含量的增多,材料抗热震性能先增加后减少,中间层含量超过95%后,石墨制品材料结合强度大于石墨制品自身的拉伸强度。

  石墨制品材料作为一种性能优良的材料具有耐高温,耐腐蚀,抗氧化,高强度等优良的性能。但是由于其韧性低,脆性大,抗破坏能力差的致密弱点,严重限制了他的应用。后来人们从自然界一些具有特殊结构的生物得到启示,例如贝壳,竹子等,他们具有高强度,韧性好,在他们的启示下,人们开始了对耐磨石墨制品材料的研究。对于耐磨石墨制品来讲,如果把每层看成块体石墨制品材料结构单元,关键在于:材料各结构单元的强度、韧性优化,耐高温石墨制品界面结合层的选择及结构单元的匹配。层状结构单元基本上都是高强度硬质的石墨制品材料如氧化硅、氧化等,通常是通过流延、轧膜等工艺手段制作的石墨制品,而界面结合层的选择则种类繁多,如石墨、延性金属等,他们对耐高温石墨制品起到一定的分解作用。针对叠层状复合耐磨石墨制品的2个关键问题,对其进行分别研究。其一是改善材料结构单元的性能,由于叠层复合石墨制品具有明显的各异性,因此可以设计结构单元具有的各向方向性能,如何引进可能导致各项性能的差异的石墨棒、石墨粉的,并使之按指定方向分布,就可能在特定方向得到较高的性能,对晶需定向石墨制品材料的各向的性能差异的研究证实了这一假说。其次结构单元之间的选择,对叠层状复合陶瓷材料、界面的选择要同时考虑界面的高温性能,与耐温石墨制品材料结合性能以及热匹配多种因素,对不同的基片进行综合考虑,选择合适的界面组分析所占的比例

  高性能石墨作为电极材料,具有强度高,电极消耗小,加工速度快,热变形小和加工温度高等优点。在我国汽车、家电通信和电子等行业石墨制品的模具电火花加工制造中,应用日益广泛,尤其在薄壁或微细电极制造和应用方面具有铜电极无法比拟的优势。硬质和金微铣刀高速铣削技术是实现薄壁或微细石墨电极高效高精度加工的主要手段,但是由于缺乏石墨高速铣削机理,刀具磨损机理及高速铣削工艺优化等方面的深入研究,实际生产中尚存在很多问题,刀具磨损机理以及高速铣削的优越性。


标签:石墨坩埚
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