SiC晶须增强Al2O3—TiC复相陶瓷的研究

运用品须补强和粒子弥散双重手段,对氧化铝材料的性能进行改进。比较了Al_2O_3-TiC(AT),Al_2O_3/SiC_w(As),Al_2O_3-TiC/SiC_w(ATS)材料的力学性能,证实ATS材料有明显的迭加增强增韧效果,并具有良好的高温力学性能。抗氧化实验证实,将SiC晶须加入AT中以后,材料的抗氧化性能有明显改进。从热膨胀失配角度分析和SEM显微结构观察证实,ATS材料的主要增韧机理是界面解离和裂纹偏转。     

碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能研究

采用碳化硅、烧高岭土、氢氧化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂制备了碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了烧结温度和烧结助剂二氧化铈对碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构表明:制备出的SiC多孔陶瓷的主相是SiC,结合相是堇青石与方石英,多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;在1350℃烧结,并保温3h,当造孔剂含量为15％时,碳化硅/堇青石复合多孔陶瓷性能最佳,其气孔率31.80％,相应的弯曲强度为63.74 MPa.在1200℃下,添加不同含量的CeO2,对烧结样品的相组成有影响,能够降低生成堇青石的温度,在CeO2含量为3％的样品中,堇青石的峰最明显,但是过量的氧化铈会抑制了堇青石的生成;随着CeO2加入量的增加,其气孔率和弯曲强度也会随之变化,1200℃下,在CeO2加入量为4％时其弯曲强度最优.但随着CeO2的含量的增加,其气孔率逐渐下降.     

黏结剂喷射增材制造结合液硅反应熔渗制备SiCw/SiC陶瓷的微观组织和力学性能

SiC陶瓷凭借其高强度、高硬度和低密度等优势,在航空航天、核电工业等领域有着广阔的应用前景。但由于SiC加工难度高、韧性低,阻碍了其广泛应用。为解决上述问题,本研究采用黏结剂喷射增材制造(BJAM)结合液硅反应熔渗技术(LSI)制备了不同碳化硅晶须含量(SiC_w)的SiC_w/SiC复合材料。结果表明,当SiC_w含量达到7.5%(体积分数)时,材料的弯曲强度和断裂韧性达到最大值分别为215.29 MPa和3.25 MPa?m^1/2,硬度则在SiC_w为5%达到23.06 HV的峰值。但当SiC_w含量继续升高后,材料内部残余硅相含量提升,力学性能发生恶化。对打印初坯进行2次增碳可有效降低材料内部硅相含量,弯曲强度、断裂韧性和硬度最大分别提升10.15%、10.46%和10.58%。引入的SiC_w通过偏折裂纹、拔出和折断等方式起到了对复合陶瓷材料的增强增韧作用。     

不同铝源对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能影响

以碳化硅、氮化铝、层析氧化铝、氢氧化铝、氟化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂通过原位反应烧结技术制备碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了含铝化合物种类、烧结温度、石墨含量对SiC/堇青石复相多孔陶瓷相组成、微观结构、气孔率和抗折强度的影响,同时对S0组在1200℃烧结温度下制得的SiC/堇青石复合多孔陶瓷的孔径分布进行了测试分析.结果表明:以AlN为铝源在1200℃下烧结,石墨含量在15％时,堇青石结合SiC多孔陶瓷的抗弯强度和气孔率两项综合性能达到最优,气孔率为31.99％,相应的弯曲强度86.20 MPa.S0组的平均孔径大小在3.0191 μm.     

等离子活化烧结制备SiC/h-BN复相陶瓷

采用等离子活化烧结(plasma activated sintering,PAS)制备SiC/20%(体积分数)h-BN复相陶瓷,研究了烧结工艺对复相陶瓷密度、抗弯强度、硬度,以及显微结构的影响,并对比分析了PAS与热压(hot-pressing,HP)烧结工艺不同烧结机理。结果表明:在1600℃保温3min PAS烧结与在1850℃保温1h HP烧结制备出的SiC/20% h-BN复相陶瓷具有相近的性能和微观结构,PAS烧结效率远高于HP。当引入20%微米级h-BN在烧结过程中抑制SiC晶粒长大,PAS快速烧结细化晶粒的效应在烧结SiC/20% h-BN复相陶瓷时被抑制。     

莫来石/SiC复相多孔陶瓷的制备及性能研究

用高岭土、Al2O3粉和SiC粉末为原料,活性碳为造孔剂制备莫来石/SiC多孔陶瓷.测定了试样的显气孔率、气孔孔径分布和抗弯强度,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构.结果表明:莫来石的理论设计质量的分数小于10%时,莫来石/SiC多孔陶瓷的显气孔率随其设计量的增多而急剧降低;莫来石理论设计量继续增加时,试样显气孔率缓慢降低并趋于稳定.气孔孔径随莫来石设计量的增加而急剧减小.抗弯强度随莫来石设计量的增加而先增大,在莫来石理论设计量为20%时达到最大值,此后逐渐降低.SEM分析结果表明:与其他试样相比,莫来石设计量为40%的试样中存在较多的多孔"微区".     

硅锭线切割回收料制备SiC多孔陶瓷的研究

以硅锭线切割回收料为主要原料、Al2O3为烧结助剂、石墨粉为造孔剂.用普通烧结工艺制备了SiC多孔陶瓷.着重研究了Al2O3添加量对SiC多孔陶瓷的形貌、热膨胀系数、气孔率以及力学性能的影响.结果表明:当Al2O3和石墨添加量分别为30wt%和10wt%,在1450℃温度下烧成的多孔陶瓷的气孔率高达42.21%、弯强度达到30.5Mpa、热膨胀系数为6.64×10-6K-1,可以满足在熔融金属过滤等方面的应用.     

纳米SiC对Al2O3/TiC基多相陶瓷材料显微结构的影响

从烧结温度、基体晶粒大小、断裂方式、SiC在基体中的分布等几方面研究了纳米SiC颗粒的加入对Al2O3/TiC复相基体显微结构的影响.实验表明,纳米SiC颗粒的加入提高了烧结温度,抑制了基体晶粒的异常长大,明显细化了晶粒.试样的断裂方式从以沿晶断裂为主转变为以穿晶断裂为主.纳米SiC在基体中分布均匀,部分位于晶粒内,另一部分位于晶界上.这种显微结构有利于材料力学性能的提高.     

Al_2O_3–SiC复相陶瓷的摩擦磨损特性

用真空热压工艺制备了Al2O3-SiC复相陶瓷.对热压烧结的纯Al2O3以及Al2O3-SiC复相陶瓷进行了摩擦磨损实验,研究了SiC添加量对复 相陶瓷摩擦磨损性能的影响.结果表明:在压力为25 MPa,1635℃热压烧结1h,当SiC的质量含量为5%时,Al2O3-SiC复相陶瓷的耐磨性最佳,虽摩擦系数最大(0.61,Al2O3则为0.46),但磨损率(WR)仪为5×10-4mm3/(N·m).Al2O3-SiC复合材料的磨损机理为脆性断裂引起的磨粒磨损,材料的 WR与断裂韧性(KIc)和Vickers硬度(Hv)的乘积(KIc1/2HV5/8)成反比.     

Al2O3/SiC复相陶瓷的高温蠕变与持久强度

采用三点弯曲方法分别研究了两种的位反应烧结的氧化铝／碳化硅复相陶瓷在１０００℃和１２００℃的高温蠕变性能和失效特性,探讨了不同温度和加载时间对有速率的影响,并分析了静载何上高温失效机理和持久强度,对常温力学性能和高温力学性能进行了测试,并对不同条件下的断口进行了显微分析和对比。研究表明复相陶瓷在高温静载荷下的损伤过程是由于晶骨移引起的蠕变和断裂纹扩展以及高温等综合过程,任何一种因素单独作用或多种因     

熔体浸渍技术制备SiCp/AlN复合材料

采用熔体浸渍技术，研究了在高纯氮气氛下Al—Mg—Si合金反应浸渍碳化硅预形体制备SiCp／AlN复合材料．借助XRD，SEM／EDS，EMPA等测试手段检测了产物的物相组成，观察了材料的微观形貌，并对复合材料微区成分进行了分析。结果表明：1200℃下，在氮气气氛中用Al—Mg—Si合金反应浸渍碳化硅形成了SiCp／AlN复合材料。在氮化温度下，Al—Mg—Si合金中的Mg元素极易蒸发，与气氛中的微量氧发生反应，起到深脱氧作用，而Si元素的存在使Al—Si熔体容易浸渍渗透进入SiC预形体中，同时氮化反应生成AIN，形成了以AIN／Si为三维骨架，SiC呈孤岛状结构的SiCp／AlN复合材料。生长前沿氮化铝以胞状方式生长，胞内由呈放射状生长排列的柱状晶氮化铝构成，柱晶之问有大量的通道间隙，Si元素在胞内呈不均匀分布，胞边缘部分的硅含量明显高于胞中心部分，这与柱状氮化铝的生长机理有关。     

Al2O3／Si3N4系纳米—亚微米复合陶瓷的制备与性能

用平均粒径为0.5μm的α-Al_2O_3及平均粒度为0.7μm的α-Si_3N_4粉制备出具有纳米相弥散的Al_2O_3基复合陶瓷,其弥散相尺度下限为60μm左右。用XRD,SEM,STEM分析了复合陶瓷的物相与结构。性能测定结果表明:1300℃下复合陶瓷的弯曲强度是纯Al_2O_3瓷的2.5倍以上,并在1200℃仍保持460MPa的强度。     

聚合物先驱体法制备SiC/AlN

将乙基铝胺和聚碳硅烷的溶液混合反应,减压蒸去溶剂后制得混合先驱体,后者经裂解烧结而转化为ＳｉＣ／ＡｌＮ,通过ＩＲ和ＴＧ／ＤＴＡ等表征研究了混合过程的交联反应,结合对裂解产物的分析,表明,采用该工艺可提高裂解烧成率,控制裂解产物的成分并有利于提高其中Ｓｉ和Ａｌ分布的均匀程度。     

短切碳纤维含量对Csf/SiC复合材料力学性能的影响

以Si作为主要烧结助剂,采用热压烧结法制备了短切碳纤维-碳化硅(short carbon fiber reinforced SiC composite,Csf/SiC)复合材料.采用X射线衍射仪、扫描电镜、硬度仪以及力学性能试验机等,研究了Csf含量对所制备材料的结构、组成、形貌及复合材料的弯曲强度、Vickers硬度和断裂韧性的影响.结果表明:采用热压法能制备出致密且Csf分布均匀的Csf/SiC复合材料.Csf/SiC复合材料的弯曲强度随Csf含量增加先增大后减小,含15%(体积分数,下同)Csf的Csf/SiC样品强度最高,达到466MPa,并且Csf含量小于30%的Csf/SiC样品强度高于无纤维SiC材料.材料的Vickers硬度随Csf含量增加而降低.Csf/SiC样品的断裂韧性随Csf含量增加而逐渐增大,Csf含量为53%时,达到最大为5.5MPa·m1/2,与无纤维SiC样品相比,增加近2倍.     

Si3N4／Si3N4陶瓷连接的研究进展

连接技术是Ｓｉ３Ｎ４陶瓷实用过程中必须解决的难题之一。本文综述了Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ３Ｎ４陶瓷连接的研究现状以及不同连接工艺对连接强度的影响。     

Al_2O_3－AlN－TiC复合陶瓷的制备与微观结构

用反应烧结和气氛烧结技术制备Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＡｌＮ－ＴｉＣ复合陶瓷，用ＸＲＤ，ＳＥＭ等测试手段进行了微观结构的研究，结果表明，用该技术制备的复相陶瓷含有纳米级的ＡｌＮ晶粒，从而使得在较低的烧结温度下可以制得比较致密的Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＡｌＮ－ＴｉＣ复合陶瓷。     

气相硅反应性渗入法制备橡木结构SiC陶瓷

橡木经1200℃高温真空碳化转化为碳模板,再用反应性渗入方法在1500～1600℃、Ar气氛下气相渗硅0．5～8h,制成一种具有橡木显微结构的多孔SiC陶瓷。采用XRD和SEM对其物相变化和显微结构进行了表征。结果表明：随反应时间的延长,木炭的转化率增大,弯曲强度显著提高,而气孔率变化不大。在1600℃下反应8h时,木炭几乎完全转变成具有橡木显微结构的β-SiC陶瓷,其弯曲强度和气孔率分别为42．1MPa和46．4％。此外,还对气相Si在木炭中的渗入-反应机理进行了简单介绍。     

气相反应渗入法制备多孔SiC的研究

以椴木木炭为生物碳模板,利用气相反应性渗入法制成了一种具有木材结构的多孔SiC陶瓷。采用X射线衍射分析,红外光谱和扫描电镜对其物相变化和显微结构进行了表征。实验结果表明：随反应时间的延长,木炭的转化率增大,弯曲强度显著提高,而气孔率变化不明显。在1600℃下反应8h,木炭几乎完全转变成β-SiC,并高度保持椴木的微观结构,弯曲强度和气孔率分别为41．6MPa和53．2％。对气相SiO在木炭中的渗入-反应机理进行了探讨。     

可加工氮化硅/氮化硼复相陶瓷的制备

以硅(Si)粉、六方氮化硼(h-BN)为原料,在氮气(N2)中用燃烧合成(combustion synthesis,CS)气固反应法,原位生成可加工氮化硅/氮化硼(Si3N4/h-BN)复相陶瓷.考察了h-BN不同体积分数(下同)对Si3N4/h-BN复相陶瓷可加工性的影响.结果表明:在实验条件下,Si粉氮化完全,不存在残余的游离Si.Si3N4/h-BN复相陶瓷中以柱状β-Si3N4为主相,β-Si3N4晶粒之间为针状h-BN相.随着h-BN相含量的增加,Si3N4/h-BN复相陶瓷的可加工性提高,抗弯强度先减小后增加.h-BN含量为25%时,Si3N4/h-BN复相陶瓷的抗弯强度最低.