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文檔簡介
1、微波燒結(jié)作為一種節(jié)能環(huán)保的燒結(jié)技術(shù),受到國內(nèi)外研究者的密切關(guān)注,因其獨特的燒結(jié)特性,被廣泛應(yīng)用于各種材料的制備。本課題采用混合微波燒結(jié)合成莫來石晶須增韌的Al2O3-SiC復合材料,研究微波燒結(jié)工藝對莫來石晶須生長機制的影響規(guī)律,揭示微波與物質(zhì)間的作用機理。
本課題設(shè)計組分為50Al2O3-50SiC(vol.%)的復合材料,用1500℃微波熱解氫氧化鋁前驅(qū)體得到的α-Al2O3微粉和溶膠凝膠法制備的10vol.% SiO2包
2、裹的SiC顆?;旌系玫綇秃喜牧?。通過改變微波燒結(jié)的溫度、保溫時間和SiC顆粒尺寸,對50Al2O3-50SiC復合材料進行工藝研究,并通過調(diào)節(jié)微波燒結(jié)爐的入射功率來控制Al2O3-SiC復合材料的升溫速率。用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡及附帶的能譜儀等表征手段對Al2O3-SiC復合材料進行成分和顯微結(jié)構(gòu)分析。用體積密度、抗熱震性能、斷裂韌性等檢測手段對Al2O3-SiC復合材料進行性能分析。
研究結(jié)果表明:微波燒結(jié)可以成功合
3、成莫來石增韌的Al2O3-SiC復合材料,其最佳的微波燒結(jié)溫度為1500℃,保溫時間為30min,復合材料中選用的最優(yōu)SiC顆粒尺寸約為5μm,對應(yīng)的樣品的體積密度最大,抗熱震能力和斷裂性能最好。在5次熱沖擊后的抗彎強度能保持0次熱沖擊后的40%左右,10次熱沖擊后的抗彎強度仍可保持在30%以上,15次熱沖擊后的抗彎強度基本不再發(fā)生變化,斷裂韌性值能達到2.12±0.21MPa·m1/2。
在微波燒結(jié)過程中,SiC顆粒優(yōu)先吸收
4、微波產(chǎn)生局部熱點效應(yīng),使局部瞬間升溫,熱量由內(nèi)向外擴散,促使Al2O3和SiO2反應(yīng)生成莫來石,隨著微波輸入功率的不斷增大,局部熱點效應(yīng)加強,促進莫來石的各向異性生長,形成長徑較大且橋接在顆粒之間的莫來石晶須。常規(guī)電阻爐燒結(jié)Al2O3-SiC復合材料時,主要是靠熱輻射和熱傳導來加熱,熱量由外向內(nèi)傳遞,能量耗散大,加熱較慢,合成莫來石的速度慢,莫來石的各向異性生長不明顯,形成的莫來石長徑較小。
在微波燒結(jié)Al2O3-SiC復合材
5、料,當Al2O3-SiC復合材料中選用的SiC顆粒尺寸太小~500nm時,SiC顆粒吸波損耗的能力低于其表面熱量擴散的能力,表面達不到較好的熱聚集,合成莫來石的能力受限。而復合材料中的SiC顆粒尺寸過大~150μm時,SiC顆粒吸波損耗的能力高于其表面熱量擴散的能力,表面聚集的熱量較多,莫來石的各向異性生長不明顯,得到的莫來石晶須長徑比較小。SiC顆粒存在一個臨界尺寸~5μm,當復合材料中的SiC顆粒尺寸分布在臨界尺寸范圍內(nèi)時,SiC顆
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