高性能碳化硅工程材料

自从1974年美国G.E公司的Prochazka研制成功常压烧结高纯度SiC陶瓷,以及英国推出新牌号反应烧结碳化硅REFEL之后,近年来由于材料成份和烧结技术的不断改进,原料和添加剂的微粒化、高纯度化的实现,使控制烧结体向微细结构发展,从而使材料原有的特性得到了进一步发挥和发展,相应地扩大了应用范围。以碳化硅,氮化硅、增韧陶瓷、复合材料为代表的新型陶瓷的发展,在能源技术,海洋开发、宇宙空间技术,精密机械、情报处理等领域都得到了广泛应用。其中最有代表性的是将工程陶瓷成功地应用于高温热机(陶瓷发动机)。本文着重介绍碳化硅材料的工艺、性能、应用和发展。     

SiC－AlN－Y_2O_3复相陶瓷的制备与性能

通过热压烧结技术，ＳｉＣ、ＡｌＮ和Ｙ２Ｏ３粉末混合作在１９２０～２０５０℃、Ａｒ气氛下形成了致密的复相陶瓷．在室温下ＳｉＣ－ＡｌＮ－Ｙ２Ｏ３复相材料的抗弯强度和断裂韧性分别达到６００ＭＰａ和７ＭＰａ·ｍ１／２以上运用ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＴＥＭ分析致密样品的断裂裂纹、形貌和组成．ＳｉＣ－ＡｌＮ－Ｙ２Ｏ３复相陶瓷在１３７０℃氧化试验３０ｈ，其氧化产物为莫来石．     

界面对浆料浸渍裂解Cf/SiC复合材料性能的影响

利用强制脉冲CVI工艺在2.5D纤维编织体上沉积C-SiC双层界面,然后通过浆料浸渍裂解方法得到了Cf/SiC复合材料,并考察界面中C层、SiC层厚度变化对Cf/SiC复合材料性能的影响.界面中C层、SiC层厚度变化对浸渍过程影响不大,得到的Cf/SiC复合材料密度基本相当,约2.0 g/cm3.但随C层厚度的增加,强度减小;随着SiC层厚度的增加,强度增加,到达一定厚度后,其强度几乎不变,为290.0 MPa.在C层厚度为50 nm,SiC层厚度为600 nm时,表现出强的非脆性断裂.     

界面对浆料浸渍裂解Cf／SiC复合材料性能的影响

利用强制脉冲CVI工艺在2．5D纤维编织体上沉积C—SiC双层界面，然后通过浆料浸渍裂解方法得到了Cf／SiC复合材料，并考察界面中C层、SiC层厚度变化对Cf／SiC复合材料性能的影响。界面中C层、SiC层厚度变化对浸渍过程影响不大，得到的Cf／SiC复合材料密度基本相当，约2．0g／cm^3。但随C层厚度的增加，强度减小；随着SiC层厚度的增加，强度增加，到达一定厚度后，其强度几乎不变，为290．0MPa。在C层厚度为50nm，SiC层厚度为600nm时，表现出强的非脆性断裂。     

SiC晶须增强陶瓷基复合材料的研究

用不同的Al_2O_3粉料,采用SiC晶须补强以及加入第三相SiC粒子弥散增韧的方式,研究了SiC晶须Al_2O_3基复合材料的力学性能,得到强度σ_f=780MPa,K_(Ic)=7.6MPa·m~(1/2)的结果。通过不同的分敌途径,对晶须分散效果进行了实验观察和探讨;并讨论了晶须的分散均匀性对力学性能的影响。同时,就晶须团聚体在增韧过程中所起的作用提出了一种新的、可能的增韧机制,合理地解释了实验结果。最后,就三元复合系统中晶须补强和弥散增韧两种途径的迭加效果进行了讨论。     

钙钛矿型La_(1-x)Ca_xCrO_3用作固体电介质ZrO_2的电极

本文就Ca~(2+)置换的铬酸镧——La_(1-x)Ca_xCrO_3用作固体电介质CaO稳定ZrO_2电极的适用性,研究了La_(1-x)Ca_xCrO_3的电导率和Ca~(2+)置换量及晶格收缩的关系、La_(1-x)Ca_xCrO_3与CaO稳定的ZrO_2的相容性、测定了热膨胀系数、机械强度,考察了La_(1-x)Ca_xCrO_3的结晶稳定性等。给出了高温界面反应电子探针分析结果。     

凝胶浇注成型制备致密 SiC陶瓷材料

采用一种凝胶浇注成型预配液作为陶瓷粉体的分散介质,将亚微米级SiC粉体和烧结助剂Y2O3、Al2O3直接混合,制得了固含量>50vol％的凝胶浇注浆料,在100s-1的剪切速率下,浆料粘度<1Pa·s,可以顺利实现凝胶浇注成型;对得到的SiC素坯进行了无压烧结．在2000℃保温1h(氩气氛)的烧结条件下,烧结体相对密度为(98．1±0．2)％,抗折强度、硬度和韧性分别为(722±70)MPa、(20．18±0．75)GPa、(4．00±0．20)MPa·m1／2．     

砂磨粉碎制备SiC超细粉体

砂磨粉碎是制备超细陶瓷粉体的有效途径之一,避免了传统球磨、酸洗工艺对环境的污染。本文采用砂磨粉碎工艺制备ＳｉＣ超细粉体,研究了砂磨粉碎制备过程中料浆固含量、球料比和砂６磨时间等工艺条件对粉体尺寸和尺寸分布的影响,在一定工艺条件下,将中位粒径为７．３ｕｍ的高纯ＳｉＣ粗粉砂磨粉碎１８ｈｒ,得到了中位粒径为０．４７ｕｍ、粉体尺寸分布范围窄、氧含量小于１．５ｗｔ％的超细ＳｉＣ粉体。     

一种新的MoSi2基复合材料显微结构及其对力学性能的影响

本文研究了原位生成的ＴｉＣ／ＴｉＢ２／ＭｏＳｉ２三相复合材料的一种新的显微结构及其对力学性能的影响,结果表明,当热压金属Ｔｉ,Ｂ４Ｃ和ＭｏＳｉ２的混合粉末时,在ＭｏＳｉ２的基体内生成由ＴｉＣ和ＴｉＢ２组成的空心粒子。