MgO-CeO2烧结助剂对高SiC含量SiC基复相陶瓷致密性与导热性能的影响

以MgO-CeO2为烧结助剂,采用热压烧结工艺在1850C制备了SiC含量为80wt;的SiC-AlN复相陶瓷.研究了不同助剂含量对复相陶瓷致密性与导热性能的影响.结果表明:适量的烧结助剂能够对SiC-AlN复相陶瓷起到促进烧结作用.烧结助剂含量为6wt;时,样品显气孔率偏大;当助剂含量提高至8wt;～14wt;时,样品显气孔率显著降低,能够完全烧结致密化.复相陶瓷在烧结助剂含量为1Owt;时获得最佳的致密性,其显气孔率仅为0.14;.在烧结助剂含量为8wt;时,样品具有最高的热导率51.72 W·m-1·K-1.复相陶瓷的热导率主要受样品致密性和晶界相的影响,不足或过量的烧结助剂都会使样品的热导率降低.     

AlN含量对SiC基复相陶瓷性能的影响

以MgO-CeO2为烧结助剂,采用热压烧结工艺在1850℃下制备了SiC基复相陶瓷.研究了不同AlN含量对复相陶瓷致密性与导热性能的影响.结果表明:不添加AlN时,试样致密性最差,气孔率和体积密度分别为4.71;和2.43 g/cm3.AlN含量升高至5wt;时,试样致密性有所提高.AlN含量进一步升高至10wt;～20wt;,试样完全致密,气孔率和体积密度分别保持在0.20;和3.31 g/cm3.在AlN含量为10wt;时,样品具有最高的热导率51.62 W·m-1·K-1,同时弯曲强度和断裂韧性达到顶点,分别为731.3 MPa和7.3 MPa·m1/2.     

晶硅切割废粉为原料的反应烧结Si3N4结合SiC复相陶瓷的工艺研究

以晶硅切割废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相陶瓷材料.设计L9(34)正交实验,研究了原料中Si、助剂Al2O3、Y2O3和Fe2O3的含量对陶瓷材料力学性能的影响和优化.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量SiALON及未反应的Si.Si含量对力学性能的影响最为显著,通过对正交试验的验证,20wt; Si、3.2wt; Al2O3、0.8wt;Fe2O3和2wt; Y2O3时烧结体抗弯强度最高.     

Si_3N_4粒度对逆反应烧结制备Si_3N_4/SiC复合材料性能的影响

研究了不同粒度的Si3N4粉体对制备的逆反应烧结Si3N4-SiC复合材料性能的影响。结果表明:同一升温制度下,Si3N4粒度从0.074 mm减小到0.045 mm,Si3N4-SiC复合材料体积密度增大,显气孔率变低,抗折强度降低。随着Si3N4粒度减小,材料中的Si3N4含量降低;中温保温从900℃升到1200℃,Si3N4含量升高;高温保温温度从1350℃到1500℃,材料内部氧化程度增高,Si3N4含量降低,SiO2含量升高;Si3N4-SiC复合材料玻璃相增多,玻璃相中有SiO2晶体析出,使得孔隙被生成的玻璃相和发育的SiO2晶粒填充,材料的气孔减少。     

冰模板法制备反应结合多孔Si3N4/SiC复相陶瓷

以微米级SiC和Si粉为原料,采用冰模板法和氮化反应烧结法制备了孔道中修饰α-Si3N4、Si2N2O纳米线的β-Si3N4结合多孔SiC复相陶瓷.研究了反应烧结温度、SiC/Si比和固相含量对多孔陶瓷的物相结构、形貌、孔分布和压缩强度的影响.结果表明:多孔陶瓷具有层状定向通孔结构,孔隙率介于50; ～ 70;之间,孔径分布呈现双峰分布特点;当烧结温度达到1350℃以上时,在层状孔道中交织形成α-Si3N4和Si2N2O纳米线的网络结构.反应温度超过1450℃时,通过液态Si的氮化反应原位形成β-Si3N4结合相将SiC颗粒粘结起来;当浆料中Si含量由16wt;增加至33wt;时,多孔陶瓷的开气孔率从69.78;降至62.64;,而压缩强度由2.2 MPa提高到8.73 MPa;随着浆料固相体积含量从25;增加到45;,多孔陶瓷的气孔率从71.81;降至54.85;,同时压缩强度从4.99 MPa提高到24.16 MPa.     

铝粉添加量对自结合碳化硅材料结构与性能的影响

以3种粒度的α-SiC颗粒为骨料,以硅粉、石墨粉为β-SiC基质的原料,以铝粉为添加剂,通过埋粉烧结法制备自结合碳化硅材料.研究了铝粉添加量对自结合碳化硅的相组成、形貌以及性能的影响.采用XRD、SEM等测试手段对材料的组成、结构与性能进行了表征,探究铝粉促进SiC晶须原位合成的机理.研究结果表明:铝粉的加入对改善SiO气体分压起着重要作用.随着铝粉加入量的增加,SiC晶须生成量逐渐增加,晶须长径比增大,样品吸水率、气孔率呈下降的趋势,体积密度、抗折强度呈上升趋势.当铝的加入量为2.5wt;时,SiC晶须生成量最多,晶须形貌光滑,长径比最大,材料性能最优.样品吸水率、气孔率达到最小值,分别为7.96;、18.4;,样品体积密度、抗折强度达到了最大值,分别为2.32 g/cm3、70.1 MPa,热膨胀系数为4.62×10-6/C-(室温～1000℃).     

YF3/氧化物烧结助剂对碳化硅陶瓷热导率的影响

利用YF3/氧化物体系作为烧结助剂热压烧结碳化硅陶瓷,研究了此体系中氧化物的种类、含量对样品的致密度、导热性能、物相成分、微观形貌的影响.实验结果表明,在烧结温度1900 ℃、压力50 MPa条件下,YF3/氧化物体系烧结助剂对碳化硅陶瓷热导率有所提升,其中同时添加5wt;YF3+3wt;MgO双相烧结助剂的SiC陶瓷性能最优,其致密度为98.93;,热扩散系数为71.40 mm2/s,热导率为154.29 W/(m· K).     

常压烧结Mg2SiO4-SiC复相材料的微波衰减性能

以Mg2SiO4和SiC为原料,Al2O3-BaO-SiO2作为复合烧结助剂,H2气氛下在1450℃下保温1h常压烧结制备出了Mg2SiO4-SiC复相微波衰减材料;采用X射线衍射、扫描电子显微镜对复相材料的相组成、显微结构进行表征.研究了SiC添加量对复相材料X波段(8～ 12 GHz)微波衰减性能的影响.结果表明:通过加入一定量的Al2O3BaO-SiO2复合烧结助剂能有效促进烧结致密化,复相材料的显气孔率均在0.5;以下;SiC含量从0增加到10;,复相材料谐振频率由11.8 GHz递减到10.0 GHz,衰减峰值的绝对值由3.62 dB递减到1.18 dB,有效衰减带宽由0.48 GHz递增到1.03 GHz,随着SiC含量的增加,谐振频率向低频移动,衰减峰绝对值降低,有效衰减带宽增大.     

低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相非致密陶瓷材料显微结构和力学性能

以低压铸造用升液管为研究目的,磨切单晶硅废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷.研究了Y2O3含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用XRD、SEM对复合材料的相组成、微观形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量Sialon晶须及未反应的Si.Y2O3含量对复相陶瓷力学性能影响很大,在分析稀土Y2O3作用机理的基础上,得到2.5wt; Y2O3优化试样的力学性能优良,相对密度达到88;,维氏硬度达到1.1 GPa,常温抗弯强度50 MPa.     

SiC微粉添加量对SiC耐磨材料结构和性能的影响

以紧密堆积的三级配SiC颗粒(粒径为325 μm、212 μm、80 μm,质量比为17∶7∶1)为基础配方,将Owt;、1wt;、2wt;、3wt;和4wt;且粒径为5μm的SiC微粉添加到SiC耐磨材料中,经1600℃保温3h烧制,研究了SiC微粉添加量对SiC耐磨材料结构和性能的影响.结果表明:SiC微粉可促进SiC耐磨材料的烧结致密化,并改善其力学性能,当其添加量为3wt;时,试样的综合性能较优,其体积密度和显气孔率分别为2.63 g/cm3和7.62;,硬度、抗折强度和磨损量分别为2458 HV、183 Mpa和0.26 g/min.SiC耐磨材料烧结性能和力学性能的提高可归因子SiC微粉充填在SiC颗粒间,缩短了扩散传质路径,且较小粒径的SiC微粉具有较大的表面能,烧结时易于晶粒重排,保证了烧结网络的连续性,增大了颗粒间的结合程度.