礬土基β-Sialon-Al-,2-O-,3--SiC復(fù)合材料制備、性能及顯微結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、本論文主要進(jìn)行了礬土基β-Sialon/Al2O3/SiC復(fù)合材料的制備工藝、高溫性能及顯微結(jié)構(gòu)的研究。 首先以高鋁礬土、Si粉、Al粉、電熔白剛玉顆粒和細(xì)粉及黑SiC顆粒和細(xì)粉為原料，在1500℃下氮?dú)鈿夥罩幸徊椒磻?yīng)制備出了礬土基β-Sialon/Al2O3/SiC復(fù)合材料。其主晶相為剛玉和SiC、結(jié)合相為β-Sialon，體積密度2.7g/cm3以上，顯氣孔小于22％，常溫抗折強(qiáng)度大于17MPa，耐壓強(qiáng)度大于60MPa。

2、 采用三點(diǎn)彎曲法研究了礬土基β-Sialon/Al2O3/SiC復(fù)合材料高溫抗折強(qiáng)度、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及高溫抗彎蠕變性能，結(jié)果表明：復(fù)合材料HMOR～T曲線類似于Ⅰ類曲線，先隨溫度升高而增加，到達(dá)最高點(diǎn)(1000℃)后緩慢下降，直至1400℃的強(qiáng)度仍高于常溫強(qiáng)度；應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表明600℃以前，屬于彈性變形，模量大于10000MPa，600℃以后，屬于塑性變形；高溫抗彎蠕變活化能較大(＞220kJ/mol)，應(yīng)力指數(shù)較小(接近1)，其蠕變

3、機(jī)制為晶界擴(kuò)散控制下的擴(kuò)散蠕變。這些說(shuō)明復(fù)合材料具有良好的高溫力學(xué)性能。采用一次水冷法研究了礬土基β-Sialon/Al2O3/SiC復(fù)合材料抗熱震性能，研究表明：臨界熱震溫差為600℃；△T=1300℃時(shí)，復(fù)合材料的殘余強(qiáng)度保持率仍高于50％，顯示了β-Sialon結(jié)合剛玉/碳化硅復(fù)合材料具有較優(yōu)異的抗熱震性能。 礬土基β-Sialon/Al2O3/SiC復(fù)合材料變溫氧化實(shí)驗(yàn)表明：快速氧化開(kāi)始溫度為800℃左右；氧化類型屬于保

4、護(hù)性氧化，可以分為氧化前期(20min以前)、氧化中期(20～120min)和氧化后期(2小時(shí)后)三階段；氧化后試樣表面為一層玻璃相，厚度約0.4mm，之下為致密氧化層，厚度約為0.Smm，其物相為富SiO2的莫來(lái)石相。 靜態(tài)坩堝法研究了礬土基β-Sialon/Al2O3/SiC復(fù)合材料抗渣侵蝕性能，結(jié)果表明：渣侵蝕的深度約2mm，滲透深度約5～9mm，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，侵蝕的速度先增加較快后趨緩，符合二次曲線關(guān)系；隨β-Sialo

5、n含量的增加，渣侵蝕的深度和速度均減??；侵蝕機(jī)理為β-Sialon和SiC先被CO的氧化，繼而與渣發(fā)生反應(yīng)生成鎂鋁尖晶石和鈣黃長(zhǎng)石等；侵蝕界面分形維數(shù)值介于1.2和1.4之間，隨著侵蝕時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，隨β-Sialon含量的增加而減小，這與侵蝕量和時(shí)間、β-Sialon含量間的關(guān)系相一致。 靜態(tài)坩堝法研究了礬土基β-Sialon/Al2O3/SiC復(fù)合材料抗冰晶石侵蝕性能，結(jié)果表明：侵蝕層厚度小于0.5mm，侵蝕的產(chǎn)物為NaA