无压烧结碳化硅陶瓷防弹片的工艺生产设计 课程设计.doc

北 方 民 族 大 学课程设计报告院（部、中心） 材料科学与工程学院 姓 名 林星光 学 号 2010908 专 业 材料科学与工程 班 级 101 班 同组人员 林晓 景小宁 蒋娜 李锐 课程名称 特种陶瓷材料课程设计 项目名称 无压烧结碳化硅陶瓷防弹片的工艺生产设计 起 止 时 间 2013-5-30至2013-6-7 成 绩 指导教师 北方民族大学教务处制目 录第1章 简介11.1 碳化硅的晶型结构11.2 碳化硅的存在形式11.3 碳化硅的性能及应用领域11.4 碳化硅的烧结技术要求2第2章 生产工艺流程32.1 生产工艺流程的选择32.1.1 设计背景32.1.2 工艺的选择32.1.3成型工艺选择42.1.4无压烧结过程42.1.5料浆的制备52.1.6防弹片的性能测试52.2 生产工艺流程的基本步骤52.3 生产工艺流程图6第3章 生产技术要求73.1 碳化硅粉体的制备要求73.2 喷雾造粒的技术要求73.3 坯料成型技术要求83.4 烧结技术要求103.5 工艺平面布置图11第4章 主要仪器设备选择124.1 设备仪器参数及作用124.1.1 MX系列三维混料机124.1.2 LPG-25型喷雾干燥器124.1.3 JJ300喷雾干燥器134.1.4 金属模具134.1.5 THP20干压成型机144.1.6 LDJ100/320-300冷等静压机144.1.7 电子数显卡尺154.1.8 GDQ-J16真空烧结炉154.1.9 HZ-Y150磨床164.1.10 PW-1B多功能磨抛机 164.1.11 FL4-1型流速计 174.1.12 432SVD型显微硬度计174.1.13 NK01XQM型行星球磨机184.1.14 CMT5305微机控制电子万能试验机194.2 主要仪器设备汇总19第5章 环境保护及评价215.1 环境保护的标准215.2 陶瓷制备过程中的改进措施215.3 陶瓷工业产生的废水处理措施225.4 陶瓷工业产生的废气处理措施225.5 陶瓷工业产生的噪声处理措施23第6章 实验数据处理246.1 碳化硅粉体流动性和松装密度测量246.2 烧结温度制度246.3 样品测试密度256.4 硬度的测试256.5 抗弯强度的测试27第7章 总结28参考文献30第1章 简介1.1 碳化硅的晶型结构 首先，SiC具有两种晶型，分别是六方晶型的-SiC和立方晶型的-SiC，这两种晶型可以相互转化，但是其过程不可逆。在2000C以下会制备出-SiC，而在2200C以上会制备出六方晶型的-SiC。另外，SiC具有200多种多变体，它们在不同的物理化学环境下形成，具有不同的物理特性1。1.2 碳化硅的存在形式 据了解，SiC在自然界中几乎是不存在的，所以大部分的SiC都属于人工合成材料。美国人在1893年首先使用SiO2碳还原法人工合成了SiC粉末，该方法至今仍然是合成SiC的主要方法之一，所以说碳化硅陶瓷是以SiC 为主要原料的陶瓷制品。1.3 碳化硅的性能及应用领域 SiC具有高强度、高硬度、化学稳定性好等特点，但是它本身很容易被氧化，会在SiC表面形成一层二氧化硅薄膜，进而氧化进程会逐渐被阻碍。由于制得的碳化硅陶瓷制品硬度很高，高温下仍可保持高强度，抗氧化性好，耐腐蚀性好，又有良好的热导率，因此成为了重要的高温陶瓷材料，在汽车工业、机械化工、环境保护、空间技术、高技术信息产业等领域受到了广泛青睐1。1.4 碳化硅的烧结技术要求 在烧结方面，由于SiC属于共价键化合物，很难进行烧结，所以在烧结过程中通常会添加一些结合剂，如硅酸铝质或高铝质材料等。但是这样制备的材料，它会有一些不足之处，像致密度比较低，强度以及其它的力学性能也比较差。我们都知道，制备SiC材料的烧结方法主要有三种2：无压烧结、热压烧结以及反应烧结。其中，无压烧结工艺通常在SiC粉中加入一些硼、碳、铝等烧结助剂，混磨均匀后，根据制品成型的要求进行成型，然后在2100C2200C的气氛中、1atm（101325Pa）条件下进行烧结，可以得到相对密度为96%-98%的陶瓷制品。又由于该方法由高性能亚微米级SiC粉而制成，而且其陶瓷制备具有晶粒细小且不含游离硅，具有耐高温、高强度、高硬度、高耐腐蚀、抗氧化等优异性能，是目前发达国家制造防弹片的首选通用材料，而且碳化硅制成的防弹板硬度高、比重小、弹道性能好，广泛用于各种防弹车、装甲车、舰艇等防护防弹中。所以采用无压烧结来进行碳化硅陶瓷防弹片的制备是很可观的。在我国，SiC属于大批量生产，产量上也高于许多国家，而且碳化硅制品的需求可以说覆盖了整个材料的各档次，在工业和高技术领域也有广泛的需求。因此，该项目具有很高的实践价值，也会带来社会效益的提高3。第2章 生产工艺流程2.1生产工艺流程的选择2.1.1 设计背景无压烧结的优点和缺点是：无压烧结碳化硅拥有许多优异的特性，由于质量轻及硬度高，该产品已广泛用于军事的防护应用。可以采用多种成型工艺制备各种形状的制品，在适当添加剂的作用下可获得较高的强度和韧性，其不足之处在于烧结温度高，得到的材料具有一定的气孔率，强度相对较低，并且伴有15%左右的烧结体积收缩，此外在烧结过程中可能出现化学成分和密度的不均匀，影响其性能的均匀性。因此无压烧结技术也就成为在应用推广上的关键环节4。2.1.2 工艺的选择 SiC陶瓷材料的显微结构和性能依赖于粉体性质、成型及烧结工艺。就粉体性质而言, 粉体的颗粒大小与分布、分散或团聚状态直接影响到最终陶瓷制品的结构及性能。而喷雾干燥造粒工艺是将混合好的浆料直接喷雾到热空气中，在非常短的时间内干燥，避免了个组分的团聚和沉降分离，保持了浆料原有的均匀性；同时浆料雾化均匀，得到的粒度分布均匀，流动性好，适合连续自动成型球形颗粒，从而有利于坯体的密度、均匀性和烧结性能；而且可以改善成型车间的空气质量，保护工人身体健康。故本次实验中采用此工艺。2.1.3 成型工艺选择 陶瓷材料的成型工艺是制备陶瓷材料的重要环节, 也是提高陶瓷坯体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的一个关键环节。理想的陶瓷材料成型工艺应该具有坯体显微结构均匀、密度高、强度高、可实现近净尺寸成型等特点。等静压成型等静压是将预压好的坯体包封在弹性的橡胶模具或塑料模具内, 然后置于高压容器中施以高压 (压力通常在100MPa以上 ), 压力由液体介质传递至弹性模具对坯体加压。然后释放压力,取出模具并从模具中取出成型好的坯体。等静压成型适于制备成型形状简单、产量小和大型的制品, 生产过程复杂, 不适于大量生产。本实验采用干压( 压力为16T) 预成型, 冷等静压( 压力为 250 MPa) 终成型5。2.1.4 无压烧结过程烧结的目的是使坯体致密化, 烧结制度极大影响强度、韧性等与微观结构有关的性能。常压烧结法是将碳化硅粉体和B、C、Al2O3、Y2O3等烧结助剂的粉体混合、加热烧结形成致密烧结体。烧结助剂、粉体级配、活化等粉体技术以及成形、烧结工艺技术对烧结体性能有重要影响。常压烧结碳化硅陶瓷, 具有硬度高、高温承载能力强、抗氧化、耐磨损、热导率大、热膨胀系数小以及耐酸碱化学腐蚀等优异特性。将素坯放入真空无压烧结炉中, 根据不同的速度升温至所需温度( 2200C) , 保温2 h。烧结试样经过精加工处理, 获得所需防弹材料。2.1.5 料浆的制备 将亚微米级SiC粉体、无水乙醇放入硬质塑料罐中，然后分别将作为粘接剂、增塑剂和润滑剂的有机添加剂酚醛树脂、油酸按比例加入后湿法球磨2h，过筛浆料，取出磨介，值得所需的浆料。2.1.6 防弹片的性能测试采用漏斗法对SiC粉体进行粒度分析, 采用排水法测定素坯和烧结体的体积密度, 采用维氏硬度计测量硬度和断裂韧性, 采用三点弯曲法测定抗折强度6。2.2 生产工艺流程的基本步骤无压烧结碳化硅陶瓷的制备过程主要包括：（1）将 10um的 SiC 颗粒粉磨加工成 1.0um；（2）对原料进行化学提纯，主要是去除 Si 和 SiO2； （3）料浆制备：同时加入添加剂；（4）喷雾干燥制粒：粒度在 60 80 目之间；（5）用漏斗法和筛分法测定SiC粉体的松装密度和流动性6； （6）成型：采用干压和冷等静压成型方式； （7）修坯、干燥； （8）烧成：在Ar的保护下将样品放在真空烧结炉中烧结，经过8h左右烧结，烧结后炉内自然冷却；（9）后期处理：打磨并抛光烧结所得的SiC陶瓷片；（10）性能测试：用排水法测得体积密度，用数显维氏硬度计测硬度，用电子万能试验机测三点抗弯强度。2.3 生产工艺流程图（图1） 制备SiC粉体原料纯化称量原料 混合搅拌 三维混料机打磨、抛光，测量样品性能喷雾造粒，过筛，测流动性，松装密度取出样品SiC粉末及其复合材料已成为材料家族中的新一族无压烧结，测量样品尺寸、质量冷等静压终成型干压预成型测量样品尺寸、质量 图1 生产工艺流程图第3章 生产技术要求3.1 碳化硅粉体的制备要求碳化硅粉体的制备技术就其形成原理可分为机械粉碎法和合成法, 方法的优劣可从粒子纯度、表面的清洁度、粒子粒径、粒度分布可控性、粒子几何形状规一性、是否易于收集、粉体团聚程度、热稳定性六个方面加以评价。通过控制所制备陶瓷粉末的颗粒度、表面状态, 还是纯度、均匀性等指标，提高陶瓷的烧结性能和机械性质, 部分满足了陶瓷科学中“低” 温快速烧结高性能陶瓷的要求。本方案要求制备出98%的亚微米-Si7。3.2喷雾造粒的技术要求 在陶瓷材料成型烧结之前素坯的成型对制品的性能有直接影响, 为了提高素坯的均匀性及干压成型后的密度, 粉料的成型特性尤为重要,喷雾造粒技术被广泛用于制备先进陶瓷粉料8。喷雾造粒后的粉料除了需要保证一定的粒度要求以外, 还需要:(1) 根据各种不同的组成要求进行混料;(2) 对成型粉料尤其用于连续自动成型的粉料要求有良好的流动性、成型性和化学均匀性。由于各种成分或添加剂的粒度、密度、分散性等各不相同,为保证混料过程中各组分之间的均匀分散, 对混合过程的湿化学工艺和条件需要进行严格的控制。如果采用简单的混合-烘干- 过筛-造粒工艺路线, 粉料质量将很难保证。本次我们用喷雾造粒法制造碳化硅粉粒，在过程中要求控制好系统的温度、浆料的粘度和浆料的进给速度等，这都直接影响粒度的大小，形状及粒度分布。以乙醇为介质，湿法球磨混合均匀，经喷雾干燥过筛处理后得到流动性在16s-18s/30g，松装密度为0.71g/cm3。3.3坯料的成型技术要求 成形工序的选择依据由于不同的成形方法对坯料的工艺性能要求不同，成形应满足烧成所要求的生坯干燥强度、坯体致密度、生坯入窑水分、器形规整等性能，因此成形工序应满足下列要求：a坯体应符合产品所要求的生坯形状和尺寸（应考虑收缩）。b坯体应具有相当的机械强度，以便于后续工序的操作。c坯体结构均匀，具有一定的致密度。d成型过程适合于多、快、好、省的组织生产。成形方法的选择依据选择陶瓷成型方法最基本的依据是：产品的器型、产量和品质要求，坯料的性能及经济效益，通常具体要求考虑以下几个方面：a.产品的形状、大小、厚薄等；b.产品的工艺性能；c.产品质量及品质要求；d.成形设备容易操作，操作强度小，操作条件好，并便于与前工序联动或自动化；e.技术指标高，经济效益好，劳动强度低。模具装配的好坏, 直接影响到产品质量和模具的使用寿命。在压制成型过程中，模具和粉末之间的相互摩擦会造成模具的磨损，因此模具材料必须要求有很好的耐磨性能。同时，还应考虑压制过程中粉末的受力情况、操作的可行性及方便程度等。碳化硅陶瓷防弹片的制备采用干压预成型，干压成型要求粉料的流动性要好，从而更好的充实模具；粉料有一定的颗粒级配，使达到较高的堆积密度，减少空气含量；颗粒在压力下易于粉碎，这样可以形成致密坯体；水分含量要均匀，防止坯体内出现大的应力。干压预成型工艺参数控制：a. 成型压力的大小取决于坯体的形状、高度、粘合剂的种类和数量、粉体的流动性、坯体的致密度等。这次制备碳化硅陶瓷防弹片用16T的压力。b. 加压方式，由于制备的陶瓷防弹片高度不是很大，因此采用单向加压的方式，虽有压力梯度，但对产品性能影响不大。然后再采用冷等静压终成型。c. 加压速度和保压时间对坯体性能有很大影响。加压速度过快，保压时间过短，坯体中气体有残留，且压力传递不到应有的深度；加压时间过慢，保压时间过长，则降低了生产效率。这次制备碳化硅陶瓷防弹片保压时间为1min。3.4烧结技术要求将颗粒状陶瓷坯体置于高温炉中，使其致密化形成强固体材料的过程，即为烧结。烧结开始于坯料颗粒间空隙排除，使相应的相邻的粒子结合成紧密体。但烧结过程必须具备两个基本条件：a. 应该存在物质迁移的机理；b. 必须有一种能量（热能）促进和维持物质迁移。本次试验真空烧结时间为8h，当烧结后，应让它在Ar气氛下，炉内自然冷却，目的是为防止碳化硅在高温烧结时被氧化，影响其性能。3.5工艺平面布置图（图2）成型室烧结室喷雾造粒室精加工车间浆料制备室原料库产品库图2工艺平面布置图第4章 主要仪器设备选择4.1仪器设备参数及作用4.1.1MX系列三维混料机 MX系列三维涡流混料机主要适用于金刚石制品、粉末冶金、食品、化工、制药等行业的粉末或微小颗粒的混料搅拌。三维空间、六个自由度、加速、减速、抖动、摇滚等多种运动方式有机结合,不存在运动死角、混料均匀、效率高、减小了粉料的氧化程度、混料定时时间可任意设定、体积小、噪音低等特点。其MX系列三维涡流混料机的各项参数如下表所示：表4-1 MX系列三维涡流混料机的参数型号容积输出转速外观尺寸混料时间MX型18L14-22r/min12201140990mm 100h4.1.2 LPG-25型喷雾干燥器其机械特点有：干燥速度快，产品性能好；减少粘壁和焦粉，提高成品质量；干燥塔、分离室和冷却室的一体化；二次热风的利用等。喷雾干燥机是使液态物料经过喷嘴雾化成微细的雾状液滴，在干燥塔内与热介质接触，被干燥成为粉料的热力过程。喷雾干燥机是干燥领域发展最快、应用范围最广的一种形式，适用于溶液、乳浊液和可泵送的的悬浮液等液体原料生成粉状、颗粒状或块状固体产品。其结构如图3所示：图3 典型喷雾干燥器的构造94.1.3 JJ系列电子天平 JJ系列电子天平结构坚固，操作简单，线路模式先进，产品可靠性高、抗干扰能力强，精度及灵敏度高，具有单位转换功能，具有数据输出接口，可在打印机进行数据打印，更可与计算机接口进行采集统计功能，因此被广范应用。其各项参数如下表所示：表4-2 JJ300电子天平参数型号最大称量分辨率检定分度去皮范围校准重量JJ300300g0.01g10d300g200g4.1.4 金属模具 本实验先称量30g的碳化硅粉再将其装入金属模具中，其金属模具参数如下表所示：表4-3 金属模具的参数设备名称内部大小金属模具5050mm4.1.5 THP系列干压成型机 干压成型机主要由干压成型机手轮、动压轮、定压轮、摆线针轮减速机、电动机等。将粉料装入金属模具中后，用压机或专用干压成型机以一定压力和压制方式使粉料成为致密坯体。THP系列干压成型机适用于压制陶瓷、磁性材料等。该压片机自动化程度高，具有在安全生产率的同时节省材料，省工、省时、精度高，压片稳定，性能好，成品率高，是干压陶瓷、磁性材料成型机械首选。THP系列干压成型机各项参数如下表所示10：表4-4 THP系列干压成型机参数型号工作压力装料高度下模最大直径最大压片直径产品误差电机功率THP2020T80mm115mm65mm0.0284Kw4.1.6 LDJ系列冷等静压成型机 粉末制品的成型，零件烧结前的成型和热等静压前的毛坯预成型。具有致密度高、密度分布均匀，各向同性好等特点，可压制尺寸大、细长比大、形状复杂的制品，可广泛应用于各类硬质合金、耐火材料、磁性材料、陶瓷、石墨、有色金属及高比重合金的粉末制品。其各项参数如下表11：表4-5 冷等静压机参数型号功率最高工作压力升压时间工作缸有效尺寸LDJ100/320-3002.2kw300Mpa3Min100320mm4.1.7 电子数显卡尺 电子数显卡是利用电子数字显示原理对两测量爪相对移动分隔的距离，进行读数的一种长度测量工具。电子数显卡尺采用 LCD 数字显示并可进行公英制转换，在任意位置置零；还具有输出功能。因此常被人们用来测量长度。电子数显卡尺的测量范围一般可分为4种：0150mm、 0200mm、 0300mm、 0500mm，本实验采用的是第一种。电子数显卡尺检验时室内温度应为205C，相对温度不大于80%。4.1.8 GDQ系列真空烧结炉真空烧结炉主要用于粉末冶金制品、金属注射成型制品、不锈钢基、硬质合金、超合金、高比重合金、陶瓷材料、磁性材料等。真空烧结能够减少七分钟的有害成分（水、氧、氮及其他的杂质等）对物料的污染，避免出现脱碳、渗碳、还原、氧化和渗氮等一系列反应；能够使材料的耐磨性及强度更高；降低产品成本也有显著效果等优点。GDQ系列真空烧结炉的各项参数如下表所示：表4-6 GDQ系列真空烧结炉型号通径GDQ-J1616mm 4.1.9 HZ-Y系列磨床磨床是用砂轮的周边或端面对工件的表面进行机械加工的一种精密机床。提高加工面的粗糙度，磨去几丝以方便装配。磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能做高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。本实验采用的是HZ-Y系列平面磨床，其各项参数如下表所示12：表4-7 HZ-Y系列平面磨床参数型号电压频率相数满载电流主机电流短路分段能力HZ-Y150380v50Hz3Ph10A1.9A0.07KA4.1.10 PW-1B系列多能磨抛机 PW-1B型柜式多能磨抛机，是适用于岩相标本和金相试样的磨抛工序，不论是岩石、矿物、陶瓷、玻璃、有黑色金属及其它硅酸盐等材料的试样进行粗磨、油磨、干磨、湿磨及研磨抛光等都极为适用，该机具有转动平稳、噪音低和半自动磨抛装置，转速是无级可调，可在501000转/分范围内任意选调，为提高使用寿命和对日常维护保养的方便，它的集污盘罩、盖均采用不锈钢材料制成，故是极佳的金相、岩相制样设备。PW-1B系列多功能磨抛机的各项参数如下表所示12：表4-8 PW-1B系列多功能磨抛机参数型号转速抛盘直径砂纸直径外形尺寸PW-1B501000r/min220mm230mm7004901040 mm4.1.11 FL4-1型流速计FL4-1型霍尔流速计是依据国家标准GB 1482-84的规定设计生产。本装置适用于用标准漏斗法测定金属粉末的流动性。凡能自由流过孔径为2.5mm标准漏斗的粉末，均可采用本装置。其原理是：金属粉末的流动性，以50g金属粉末流过规定孔径的标准漏斗所需要的时间来表示。FL4-1型流速计的结构参数如下表所示：表4-9 FL4-1型流速计的结构参数型号漏斗小孔直径支架、底座、接收器天平秒表量筒FL4-12.5mm相互支撑100g0.01s25ml 4.1.12 432SVD型显微硬度计 显微硬度计由硬度计主机及测微目镜和相关附件组成。测微目镜是用来观察金相或显微组织，确定测试部位，测量对角线长度，数据的采集等；硬度计主机则是完成目镜与压头的切换，在确定的测试部位进行施加载荷，完成平台的移动寻找像点等；相关附件主要是为了试件的夹持稳固等。显微硬度的测试原理基本和维氏硬度测试相同，所不同的是压头采用的是两对面夹角为136，底面为正方形的正四棱锥金刚石压头和一径角为，横断角为金刚石锥形的压头。测试的最终硬度是通过压痕单位面积上所能承受的载荷来表示的。将选定的固定实验力（载荷）压入试样表面，并经过规定的保持时间（保荷），然后卸除实验力（卸荷）后，在试样表面残留出一个底面为正方形的正四棱锥或克努普压痕，通过测微目镜测量其对角线的长度，得到压痕的面积，显微硬度值就是实验力与压痕表面积的比值。4.1.13 NK01XQM型行星球磨机行星式球磨机是针对粉碎、研磨、分散金属、非金属、有机、中草药等粉体进行设计的，特别适合实验室研究使用，其工作原理是利用磨料与试料在研磨罐内高速翻滚，对物料产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的。行星式球磨机在同一转盘上装有四个球磨罐，当转盘转动时，球磨罐在绕转盘轴公转的同时又围绕自身轴心自转，作行星式运动。罐中磨球在高速运动中相互碰撞，研磨和混合样品。其NK01XQM型行星球磨机各项参数如下表所示：表4-10 NK01XQM型行星球磨机参数型号进料粒度出料粒度转速最大装样量NK01XQM10mm0.1um公转：50-400r/min自转：100-800r/min球磨罐容积的2/34.1.14 CMT5305微机控制电子万能试验机 该系列机型主要适用于试验负荷低于300kN的金属材料试验，具有多种可选的机型结构，如下空间机型、上拉下压双空间机型、上压下拉双空间机型等，可增配环境箱、高温炉做环境试验。主要功能：用于各种金属材料试样的拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、撕裂等试验，以及一些产品的特殊试验。其CMT5305微机控制电子万能试验机各项参数如下表所示：表4-11 CMT5305微机控制电子万能试验机参数型号测量参数最大试验力变形测量范围主机尺寸CMT5305300KN0.2100FS1090mm650mm2530mm4.2主要设备仪器汇总表表4-12主要设备仪器汇总一览表设备名称型号外观尺寸或孔直径(mm)行星球磨机NK01XQM三维混料机MX12201140990mm喷雾干燥器LPG-25300027004260mm电子天平JJ300金属模具5050mm干压成型机THP20冷等静压机LDJ100/320-300100320mm电子数显卡尺真空烧结炉GDQ-J1616mm磨床HZ-Y150多能磨抛机PW-1B7004901040 mm流速计FL4-12.5mm显微硬度计432SVD微机控制电子万能试验机CMT530510906502530mm双层电炉A秒表烧杯250ml第5章 环境保护及评价5.1环境保护的标准（1）大气污染物综合排放标准GB 16297-1996（2）综合污水排放标准GB8978-1996（3）工业企业厂界环境噪声排放标准GB12348-20085.2 陶瓷制备过程中的改进措施陶瓷废弃物能耗清洁生产引言中国是一个陶瓷工业大国从中国陶瓷工业的现状来看大部分企业分布在城市的郊区污染面广且大多数陶瓷企业生产工艺及设备更新较慢因此企业既是原材料及各种能源的消耗大户又是所在地区工业污染物排放的重要贡献者。要实现陶瓷产业与环境保护的协调性发展就必须加大以下一些技术的推广力度。陶瓷工业生产中降耗减污的各项技术要实现陶瓷工业的可持续发展就必须从源头抓起促进陶瓷工业的清洁生产。目前国内陶瓷工业生产中降耗减污的技术主要包含以下内容13。（1） 陶瓷原料制备过程中的节能降耗技术：改进坯料及釉料的配方设计，坯料及釉料是陶瓷工业中主要的生产原料因此在其配方设计时应优先选用环境友好型原料这对于促进陶瓷产业的清洁生产来说尤其重要。在既可满足坯釉料化学组成又能够保证其工艺性能的前提下尽量不用或少用含碳素和有机物较多的原料以免烧成过程中因大量碳氧化物的产生而影响环境。（2） 降低烧成温度：在既不影响陶瓷性能的情况下尽量降低陶瓷制品的烧成温度以达到节能的作用。（3） 改进球磨机能耗：工艺球磨机的能耗在陶瓷工业的原料制备能耗中占很大比例因此改进球磨机的工艺对降低陶瓷原料制备收稿日期过程中的能耗具有重大的意义。目前国内的主要方法有采用连续式大吨位球磨机进行细磨产量可提高倍以上、电耗仅为原来的球磨机的内衬采用橡胶衬既减小了球磨机负荷又增加了球磨机的有效容积产量提高、单位产品电耗降低以上制定合理的料、球、水的比例添加相应助剂和采用氧化铝球既可缩短球磨时间又可节电左右。5.3 陶瓷工业产生的废水处理生产陶瓷的过程中会产生一定量的泥浆废水废水中的悬浮物主要是粒径的固体颗粒。这部分废水如果不加以回收利用不仅对环境造成了破坏而且极大地浪费了水资源。由于陶瓷工业产生的废水成分简单因此相应的处理工艺也较为简便。沈阳航空工业学院的胡经纬针对沈阳陶瓷厂的废水采用集成了变速波纹板混凝反应、纵向波纹斜板沉淀分离、自反冲过滤三种单元反应于一体的型高效陶瓷废水净水器处理陶瓷工业废水并得以回用采用一型螺旋卸料沉降离心机进行陶泥回收收到了较好的环境效益、经济效益和社会效益。5.4 陶瓷工业产生的废气处理措施(1)碳化硅备料粉尘设置除尘系统，除尘器效率99.5%；(2)碳化硅冶炼炉气经抽真空系统和循环水冷却系统后集中收集，输送至动力车间，作为燃料，实现烧结过程零排放杜绝了CO中毒的隐患；(3)扒炉采用湿法作业，扬尘可得到有效控制；(4)分级作业扬尘设置除尘系统，除尘器效率99.5%；(5)破碎过程扬尘设置气震式袋收尘器处理后排放，除尘器效率99.5%；(6)超细SiC粉的制备工段粉尘设置两级除尘，粉尘可得到有效控制；(7)喷雾干燥过程粉尘通过脉冲布袋除尘器可得到有效控制；(8)采用密闭集气系统将各烧结炉和脱胶炉烟气收集后作为动力车间锅炉燃料利用；(9)精制粉尘，产生量较小，采取车间洒水降尘的方式加以治理；(10)锅炉烟气，主要污染物为烟尘、SO2和NOx，通过除尘、脱硫、脱硝系统可使污染物得到有效控制。5.5 陶瓷工业产生的噪声处理措施 本项目噪声采取“以防为主，防治结合”的防控方案，尽量选用符合噪声要求的设备，对噪声比较大的设备进行消音、隔音处理，另在总体布置、建筑结构等设计中考虑减轻噪声影响的措施。第6章 实验数据处理6.1碳化硅粉体流动性和松装密度测量所用仪器：粉末流动仪FL4-1表4-13 粉料流速时间粉料质量/g时间/s5037.13635.6量筒的质量量筒和粉的质量量筒体积116.66135.7825ml135.49135.67流速V=50/(37.1+36+35.6) 3=1.38 g/s松装密度=(135.78+135.49+135.67-116.663)/3/25=0.76g/cm36.2烧结温度制度（图4）图4 烧结温度制度6.3样品测试密度表4-14样品测试密度数据干燥试样重g0饱吸液体式样在空气中的质量g1饱吸液体式样在液体中的质量g227.46g28.49g18.31g吸水率=(g1-g0)/g0=3.7%;开口气孔率=(g1-g0)/(g1-g2)=11.3%;实际密度=rg0/(g1-g0)=3.00g/cm3;总气孔率=（理论密度-实际密度）/理论密度=5.7%.6.4硬度测试测试设备：自动砖塔书显显微维氏硬度计 型号：432SVD表4-15 碳化硅陶瓷片的硬度值硬度L1、L2为裂纹长度1#x0.1272y0.1222单位：mm数值1192HV10L10.2428L20.2363mm2#x0.1206y0.1215单位：mm数值1266HV10L10.2706L20.2662mm3#x0.1199y0.1244单位：mm数值1243HV10L10.2282L20.2376mm图5 本组硬度测试图片6.5抗弯强度测试所用设备：微机控制电子万能试验机 CMT5305计算公式=3FL/（2bh2）=260.389168N/mm2注：L为30mm，F为前面的力，b为4mm，h为3mm表4-16 强度数值1#183.613N2#236.525N3#204.796N第7章 总结 两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。 过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的