再結(jié)晶碳化硅陶瓷抗氧化及抗熱震性能研究.pdf

1、再結(jié)晶碳化硅(Recrystallized Silicon Carbide,R-SiC)陶瓷具有獨(dú)特的耐高溫,耐腐蝕,抗氧化,導(dǎo)熱快,強(qiáng)度高,蓄熱小,壽命長(zhǎng)及低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于航空航天,冶金,電子信息、化工、能源、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域。然而在惡劣的高溫及熱沖擊條件下使用使得其性能降低,壽命變短。因此,本文旨在研究R-SiC陶瓷的高溫氧化行為及熱震行為,為設(shè)計(jì)高性能、長(zhǎng)壽命R-SiC陶瓷提供理論基礎(chǔ)。
　　 首先,采用山東

2、昌樂(lè)鑫源碳化硅微粉有限公司生產(chǎn)的SiC原料,成功制備了性能優(yōu)異的R-SiC陶瓷制品。研究了原料顆粒級(jí)配、成型壓力、成型助劑、成型水分及燒成溫度對(duì)R-SiC陶瓷力學(xué)性能及顯微結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)GC100:GC07=65:35,成型壓力為100MPa,成型水分為6wt％,CMC含量為2wt％,燒成溫度為2400℃時(shí),制得的R—SiC體積密度最大為2.54g/cm3,且抗彎強(qiáng)度最大為64MPa。
　　 接著系統(tǒng)研究了R-SiC陶瓷在不同溫

3、度下的氧化行為,并研究了其在1500℃下氧化后斷裂強(qiáng)度與氧化時(shí)間的關(guān)系,通過(guò)熱重(TG)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)等手段分析了氧化機(jī)理、氧化動(dòng)力學(xué)及氧化對(duì)斷裂強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:R-SiC在1250～1350℃的氧化動(dòng)力學(xué)曲線呈典型的拋物線形狀,其氧化機(jī)理為O2在表面SiO2層中的擴(kuò)散控制及界面氧化共同作用；R—SiC在1500℃高溫氧化后,抗彎強(qiáng)度隨氧化時(shí)間的增加呈先增后降的趨勢(shì),當(dāng)氧化時(shí)間為21h時(shí),抗彎強(qiáng)度最大為

4、87MPa；R-SiC在氧化初期形成的致密非晶氧化膜對(duì)試樣表面的缺陷和劃痕起到了鈍化作用,導(dǎo)致材料室溫?cái)嗔褟?qiáng)度升高；氧化后期由于非晶氧化膜晶化生成方石英,而循環(huán)氧化時(shí)方石英在冷卻過(guò)程中發(fā)生相變,產(chǎn)生體積收縮,使得氧化膜產(chǎn)生過(guò)大拉應(yīng)力而開裂,從而降低R-SiC陶瓷的斷裂強(qiáng)度。
　　 最后研究了SiC原料粒徑尺寸、試樣厚度對(duì)R-SiC陶瓷抗熱震性能的影響。當(dāng)試樣含有50wt％的60＃SiC時(shí),其臨界熱震溫差最大為395℃,表現(xiàn)出很好