Al-Si系金屬粉與含硼添加劑對Al-,2-O-,3--SiC-C材料性能的影響.pdf

1、本工作以金屬粉(金屬Al粉、結(jié)晶Si粉、Al-Si合金粉)與含硼添加劑(B4C、硼玻璃)作為復合添加劑,主要研究復合添加劑了對Al<,2>O<,3>-SiC-C質(zhì)材料的物理性能、抗氧化性能及抗渣性能的影響,研究結(jié)果表明:1.氧化氣氛下金屬粉+B<,4>C+硼玻璃作為添加劑可以顯著改善材料中高溫的抗氧化性能并可以顯著提高Al<,2>O<,3>-SiC-C質(zhì)材料在600-1000℃之間的強度和致密度,并在800℃抗折強度達到最高.2.氧化氣

2、氛下,600℃熱處理后由于含硼添加劑生成少量低熔點B<,2>O<,3>,保護碳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提高了材料強度;B<,2>O<,3>在800℃大量生成且流動性好并與結(jié)合碳及石墨之間形成B-O-C鍵,顯著提高材料的強度;1000℃熱處理后由于B<,2>O<,3>揮發(fā)性增強以及形成流動性差的硼硅酸鹽玻璃導致材料強度相對于800℃有所下降;1500℃熱處理后由于B2O3的大量揮發(fā),含硼添加劑對材料強度作用不大.還原氣氛下含硼添加劑對材料的作用不明顯.

3、3.氧化氣氛下金屬Al粉在600℃就可起到防止碳氧化的作用,保護碳結(jié)構(gòu)進而提高材料的強度;在中高溫階段由于Al<,4>C<,3>、AlN以及AlON的生成,材料的強度隨著金屬Al粉含量的增加而提高;還原氣氛下,金屬Al粉起作用的溫度高于600℃,并在中高溫階段由于Al<,4>C<,3>、AlN的形成使材料強度有明顯的改善并且隨著Al含量的增加而提高.4.氧化氣氛下中低溫階段結(jié)晶Si的加入一方面可以先于碳氧化保護碳結(jié)構(gòu),另一方面氧化生成的

4、SiO<,2>與B<,2>O<,3>生成硼硅酸鹽玻璃.高溫時則材料中生成針狀氧化鋁及β-SiC提高了材料強度.還原氣氛下Si的作用溫度高于1000℃.5.金屬Al粉、結(jié)晶Si粉復合添加以及Al-Si合金均降低了Al<,4>C<,3>、β-SiC的生成溫度,顯著提高了材料800℃處理后的強度,并隨著金屬粉含量的增加而提高.在1000℃隨著金屬粉含量的增加材料的抗折強度下降并當含量>2%時變化不大,這主要與其中的Si粉含量的增加生成SiO<

5、,2>造成液相粘度下降有關(guān).1500℃Al<,4>C<,3>、β-SiC、AlN及AlON的形成對材料強度有提高的作用并隨著金屬粉含量的增加材料強度提高.6.金屬粉的加入使得材料在1500℃有較大的體積膨脹,加入鋁硅合金粉的試樣膨脹最大,但當金屬粉含量>2%時由于殘余金屬的存在,材料的膨脹降低.7.采用結(jié)晶Si粉+B<,4>C+硼玻璃作為添加劑由于含硼添加劑對剛玉顆粒的侵蝕造成材料的抗渣性能的嚴重下降,而含有金屬Al的試樣可以抑制剛玉顆