超高壓高溫燒結SiC研究.pdf

1、碳化硅陶瓷具有高溫強度高、抗氧化性強、耐磨損性好、熱膨脹系數(shù)小、硬度高、抗熱震和耐化學腐蝕等優(yōu)良特性，因此，在很多領域得到廣泛應用[1]。然而，SiC是一種共價鍵性很強的化合物，其自擴散系數(shù)極小，可燒結性很差。在傳統(tǒng)的粉末冶金SiC燒結工藝條件下，如果不加入適當?shù)奶砑觿?，純SiC是很難燒結致密化。采用超高壓燒結方法可以在較低溫度、較短時間、低燒結助劑添加量下獲得高致密度、高性能的陶瓷，因此，本文試圖通過采用超高壓燒結技術，并通過調節(jié)燒結

2、工藝制備SiC陶瓷，并開展了燒結工藝對性能、微觀組織的影響研究。
　　本文以納米碳化硅為主要原料，采用兩面頂壓機獲得超高壓條件，通過調節(jié)燒結工藝、燒結助劑添加量，燒結制備了納米晶SiC陶瓷。采用X射線衍射(X-Ray Diffration，XRD)、X光電子能譜（X-Photoelectron Spectrum，XPS）、掃描電子顯微鏡（ScanningElectron Microscope，SEM）、排水法、顯微硬度儀等測試手段

3、對陶瓷的相組成、化學成分、顯微結構、密度、顯微硬度等進行分析。
　　實驗結果表明:采用超高壓燒結法可以燒結獲得SiC陶瓷。對陶瓷的相組成的分析表明，燒結后陶瓷無相轉變，仍以β-SiC為主;對于Al2O3燒結助劑添加的陶瓷有新相Al2SiO5形成，Al2SiO5的生成有利于燒結的進行;采用謝樂公式及Jade5.0分別計算了陶瓷的晶粒尺寸及品格常數(shù)，發(fā)現(xiàn)超高壓燒結的陶瓷晶粒長大不明顯，為納米晶陶瓷(20～40nm);由于超高壓燒結后殘

4、余應力的存在SiC的品格發(fā)生了收縮(約0.3％～0.45％)。對陶瓷的顯微結構分析表明，燒結的陶瓷致密無氣孔，呈典型的固相燒結形貌;添加燒結助劑的陶瓷中存在細小富Al2O3區(qū)，燒結助劑存在一定的分散不均勻性。
　　對陶瓷的化學成分分析表明，超高壓燒結時陶瓷素坯吸附的N2、O2等參與了反應，分別生成SiO2和Si3N4，反應的發(fā)生起到消除氣孔的作用，有利于燒結的進行。
　　對制備的陶瓷密度及顯微硬度分析表明，采用超高壓燒結工藝

5、可以燒結獲得無燒結助劑添加的高硬度高致密度SiC陶瓷(致密度92％～100％，顯微硬度2800Hv1.96～4000Hv1.96)，燒結工藝對陶瓷致密度及顯微硬度影響明顯，隨溫度、壓力、保溫時間的延長陶瓷的密度及顯微硬度都有所提高;結果表明，Al2O3是SiC燒結的有效燒結助劑，在低添加量下（約2wt％）即可實現(xiàn)陶瓷的全致密燒結，陶瓷硬度隨燒結助劑含量增加而提高;燒結工藝對添加了燒結助劑陶瓷性能的影響與純SiC的燒結類似，但獲得的陶瓷的