BAS-SiC陶瓷基復(fù)合材料的制備及其組織與性能.pdf

1、本文采用熱壓燒結(jié)工藝和放電等離子燒結(jié)(SPS)工藝，制備了 BAS/SiC、BSAS/SiC和BAS/(Si3N4-SiC)復(fù)合材料。采用XRD、SEM、TEM和HRTEM等測試方法對所制備的復(fù)合材料進(jìn)行了物相及組織結(jié)構(gòu)分析；采用三點(diǎn)彎曲、單邊切口梁及壓痕等方法測定了復(fù)合材料的室溫力學(xué)性能。系統(tǒng)地研究了BAS含量、燒結(jié)工藝對復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)及性能的影響，揭示了 SiC基復(fù)合材料的斷裂行為及強(qiáng)韌化機(jī)理。并在其基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了復(fù)合材料

2、的高溫抗氧化行為及其損傷機(jī)理。
　　成功地將BAS玻璃陶瓷引入到SiC陶瓷中，獲得了致密的SiC基陶瓷復(fù)合材料。BAS不僅能有效地促進(jìn)SiC陶瓷的致密化，而且自身還能完全晶化成高熔點(diǎn)的六方鋇長石。SiC晶粒均勻地分散于連續(xù)的BAS相中，燒結(jié)溫度的提高和BAS含量的增加均能進(jìn)一步提高SiC基復(fù)合材料的致密度。BAS/SiC復(fù)合材料具有良好的綜合力學(xué)性能，1900℃熱壓燒結(jié)制備的40wt.％BAS/SiC復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性可

3、分別達(dá)到597MPa和7.0MPa·m1/2,且室溫力學(xué)性能可維持到1200℃。其主要的韌化機(jī)理為裂紋的偏轉(zhuǎn)、SiC晶粒的拔出與橋連。
　　Sr部分取代BAS中的Ba,雖能進(jìn)一步促進(jìn)材料的致密化，但未能有效地促進(jìn)BAS由六方相→單斜相的轉(zhuǎn)變。BAS/SiC和BSAS/SiC復(fù)合材料的顯微組織受BAS含量的影響不大，說明SiC晶粒的生長是受界面反應(yīng)控制的。TEM分析結(jié)果表明，復(fù)合材料中BAS和SiC晶粒直接結(jié)合，無明顯的界面反應(yīng)層或

4、非晶層，說明在燒結(jié)過程中BAS和SiC之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，SiC和BAS具有良好的化學(xué)相容性。
　　BAS/SiC復(fù)合材料具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能。氧化測試結(jié)果表明，BAS/SiC復(fù)合材料氧化增重曲線呈拋物線變化規(guī)律，高的BAS含量能提高材料的抗氧化性能，40wt.%BAS/SiC復(fù)合材料經(jīng)1200℃下氧化8小時后增重僅為0.31mg/cm2。
　　利用放電等離子快速燒結(jié)(SPS)技術(shù)，成功地制備出致密的BAS/(Si3N