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液相烧结SiC基复合材料的组织与力学性能研究

2012-01-11马静梅刘惠莲

通化师范学院学报 2012年12期
关键词:力学性能裂纹复合材料

马静梅,刘惠莲,华 中

(吉林师范大学 物理学院,吉林 四平 136000)

SiC陶瓷因其自身结构特点具有优异的力学性能,抗氧化性和抗化学腐蚀能力强等优点,在工程上得到广泛的应用[1].然而也正因为它的强共价键特性使其具有较低的自扩散系数,因此很难通过传统工艺获得完全致密的SiC陶瓷.采用固相烧结方法制备SiC陶瓷时通常会加入B,C或Al2O3等,这些添加剂虽然能够实现SiC的致密,但其烧结温度都在2200oC以上.

近年来,AlN,Y2O3和Y2O3-Al2O3等作为烧结助剂也被加入到SiC中,这些粉体与SiC表面的SiO2反应生成液相,不仅促进了SiC的致密化而且降低了烧结温度(2000oC)[2].但在高温服役条件下,这些位于晶界处的产物就会软化从而降低了复合材料的力学性能,因此,为了更好的满足SiC基复合材料的高温服役要求,有必要寻求一种更好的液相烧结助剂,既具有高熔点又能在冷却过程中快速晶化.

BaAl2Si2O8(简称BAS)是一种熔点高达1760oC的陶瓷,温度达1175oC左右就能形成低温共熔体,且在冷却过程中很容易结晶[3].前期的实验结果表明BAS是一种很有效的液相烧结助剂,促进了Si3N4陶瓷的致密化[4].因此,本文将BAS引入到SiC陶瓷的制备中,研究了BAS含量对SiC基复合材料的致密化、显微组织和力学性能的影响.

1 实验

1.1 实验原料及制备

实验所用原始粉体为α-SiC(山东潍坊凯华SiC微粉有限公司,其颗粒形貌与尺寸如图1所示),BaCO3(纯度为99.9%,日本稀土材料有限公司),Al2O3(纯度为99.9%,日本稀土材料有限公司)和SiO2(Grade A16SG,Alcoa).生成的复合材料中BAS含量分别为20wt%、30wt%和40wt%.为保证生成BAS的化学计……

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