氮化硅-碳化硅陶瓷復(fù)合材料研究.pdf

1、本文采用硅粉、碳粉和氮?dú)鉃樵希缘枳鳛橄♂寗?，氯化銨為添加劑，采用自蔓燃高溫合成的方法制備氮化硅/碳化硅復(fù)合粉體。通過調(diào)整硅粉和碳粉的添加量能獲得不同成分配比的復(fù)合粉體。將自蔓燃合成的復(fù)合粉體加入一定量的燒結(jié)助劑（氧化鋁和氧化釔）后進(jìn)行粉體處理，并使用液壓機(jī)模壓成型，然后在氮?dú)鈿夥障?，使用氣壓爐進(jìn)行燒結(jié)，以獲得致密的氮化硅/碳化硅陶瓷復(fù)合材料。通過X射線物相分析、掃描電鏡等手段分析了復(fù)合粉體的物相組成和微觀特性。測試了復(fù)合材料的密

2、度、硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性，討論了復(fù)相陶瓷的增強(qiáng)增韌機(jī)理。
　　 復(fù)合粉體制備研究結(jié)果表明:硅粉和碳粉在氮?dú)鈼l件下反應(yīng)完全，合成粉體的主要成分為α-Si3N4、β-Si3N4和SiC。氮化硅主要由硅粉銨鹽分解反應(yīng)和硅粉氮化兩種方式生成;碳化硅主要由氮化硅和碳反應(yīng)生成，也有一部分由硅粉碳化生成。加入碳粉和硅粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，反應(yīng)期間的燃燒溫度越高，燃燒速度越快，合成粉體的平均粒度越大，且粉體中的β-Si3N4和SiC含量越高。在

3、反應(yīng)過程中，稀釋劑氮化硅中有一部分α相轉(zhuǎn)化為β相;添加劑氯化銨在高溫時(shí)分解，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行和α-Si3N4的生成。由C和Si3N4的存在，SiC生成反應(yīng)可以避免超高溫的硅粉直接碳化機(jī)制，可以采用反應(yīng)溫度稍低的氮化硅碳化機(jī)制。
　　 復(fù)相陶瓷制備研究結(jié)果表明:在一定的氮?dú)鈮毫?、合適的燒結(jié)助劑配比以及合適的燒結(jié)溫度下，采用自蔓燃復(fù)合粉體制備的氮化硅/碳化硅陶瓷的斷裂韌性有一定提高，硬度、抗彎強(qiáng)度變化不大。主要增韌機(jī)理為SiC顆粒增