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复杂形状耐磨耐蚀部件的制备加工技术

发布时间: 2022-07-04

来源: 试点城市(园区)

基本信息

合作方式: 技术转让
成果类型: 发明专利
行业领域:
新材料产业,制造业
成果介绍

本技术涉及产品的主要材质为金刚砂,化学成分为碳化硅,化学式SiC,重要的耐磨、耐温材料,防弹装甲材料,也是媲美金刚石的人造宝石之一。莫氏硬度约9.5,高于刚玉(红宝石、蓝宝石)、玛瑙和硬质合金,仅次于金刚石、立方氮化硼和碳化硼。耐温2000℃以上,300℃以下可承受所有强酸强碱、包括王水的长时间腐蚀。

人造宝石制造成本高、产品尺寸小,且由于硬度高,加工困难,难以生产大尺寸和形状复杂的产品。本技术设计另辟蹊径,以生物模板法为基础,结合反应烧结技术制备金刚砂材质的大尺寸复杂形状人造宝石工艺品。

本技术工艺最初的原始产品选取蔓藤科植物葫芦果实为原料,经蒸煮、晾干后制得原始生物模板,也可以直接以市售工艺品葫芦为原始模板,经烘干、炭化后形成多孔碳支架,在高温炉中加入硅粉埋烧,硅粉在1410℃熔融,熔融硅在毛细管力的作用下进入多孔碳支架,与碳反应形成碳化硅(即金刚砂)结构,制得与原始葫芦形状相同、尺寸相近的人造宝石工艺品葫芦。产品表面呈黑色,抛光后具有金属光泽。该原始产品曾以“金刚葫芦娃”命名获山东省第二届科普创作大赛科普产品创意设计类三等奖,相关工艺于2022年2月获得国家发明专利授权。

本工艺加工和制备成本低,所使用的原始模板不限于葫芦,可采用任意加工性能好的木材或其他多孔碳质材料,预先加工成所需要的形状和尺寸,经炭化和渗硅后制得所需要的人造宝石产品。由于碳化硅材料的优异性能,本工艺制得的产品应用范围不限于工艺品,也可用于各种工业和机械结构部件、异形件,用于替代耐高温、耐腐蚀、耐磨损工况下的其他材料,提高部件性能和使用寿命。

成果亮点
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