天然高嶺土碳熱還原制備Al-,2-O-,3--SiC-,W-復(fù)相陶瓷.pdf

1、SiCw/Al<,2>O<,2>復(fù)相陶瓷其力學(xué)性能較單相Al<,2>O<,3>陶瓷有成倍提高，并具有高的硬度、良好的耐磨性及化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，可作為很好的高溫結(jié)構(gòu)材料，使其受到普遍關(guān)注。SiCw的引入對Al<,2>O<,3>相的斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度和抗熱震性等方面有明顯提高，成為當(dāng)今世界上研究比較多的陶瓷材料之一。 本文分別以天然礦物高嶺土/碳黑和高嶺土有機(jī)插層復(fù)合物為原料，采用高溫碳熱還原合成技術(shù)，合成制備了Al<,2>O<,3

2、>/SiCw復(fù)相陶瓷粉末，進(jìn)一步采用熱壓燒結(jié)技術(shù)，高溫?zé)Y(jié)出復(fù)合材料。避免了顆粒的界面污染，改善了界面的結(jié)合性，獲得了性能優(yōu)良的Al<,2>O<,3>/SiCw復(fù)合材料。探索了一條低成本合成高性能Al<,2>O<,3>/SiCw復(fù)合材料的新途徑。 對反應(yīng)的熱力學(xué)過程進(jìn)行了理論分析，結(jié)合反應(yīng)動力學(xué)、材料的物相和微觀結(jié)構(gòu)分析，探討了最終結(jié)構(gòu)的形成的機(jī)理：SiO<,2>與C的固相反應(yīng)，先形成SiO氣相。隨著體系中的CO和SiO氣相的增

3、多，體系中一部分SiO氣相以碳為晶核，SiO氣相包裹C顆粒，形成SiC顆粒，屬于氣固反應(yīng)。另一部分的SiO氣相與CO經(jīng)過氣相反應(yīng)沉積。以SiC納米級顆粒為晶核在(111)晶面上的擇優(yōu)生長逐漸形成晶須狀產(chǎn)物。高溫下莫來石被碳還原的過程也是先產(chǎn)生SiO氣相，最終形成SiC晶須包覆Al<,2>O<,3>顆粒的復(fù)合結(jié)構(gòu)。 通過對Al<,2>O<,3>/SiCw復(fù)相陶瓷粉末在熱壓燒結(jié)過程中的分析，采用現(xiàn)代測試技術(shù)，探索了Al<,2>O<,