氮化硅-碳化硅陶瓷復(fù)合材料研究.pdf

1、本文采用硅粉、碳粉和氮氣為原料，以氮化硅作為稀釋劑，氯化銨為添加劑，采用自蔓燃高溫合成的方法制備氮化硅/碳化硅復(fù)合粉體。通過調(diào)整硅粉和碳粉的添加量能獲得不同成分配比的復(fù)合粉體。將自蔓燃合成的復(fù)合粉體加入一定量的燒結(jié)助劑（氧化鋁和氧化釔）后進行粉體處理，并使用液壓機模壓成型，然后在氮氣氣氛下，使用氣壓爐進行燒結(jié)，以獲得致密的氮化硅/碳化硅陶瓷復(fù)合材料。通過X射線物相分析、掃描電鏡等手段分析了復(fù)合粉體的物相組成和微觀特性。測試了復(fù)合材料的密

2、度、硬度、抗彎強度和斷裂韌性，討論了復(fù)相陶瓷的增強增韌機理。
　　 復(fù)合粉體制備研究結(jié)果表明:硅粉和碳粉在氮氣條件下反應(yīng)完全，合成粉體的主要成分為α-Si3N4、β-Si3N4和SiC。氮化硅主要由硅粉銨鹽分解反應(yīng)和硅粉氮化兩種方式生成;碳化硅主要由氮化硅和碳反應(yīng)生成，也有一部分由硅粉碳化生成。加入碳粉和硅粉的質(zhì)量分數(shù)越高，反應(yīng)期間的燃燒溫度越高，燃燒速度越快，合成粉體的平均粒度越大，且粉體中的β-Si3N4和SiC含量越高。在

3、反應(yīng)過程中，稀釋劑氮化硅中有一部分α相轉(zhuǎn)化為β相;添加劑氯化銨在高溫時分解，促進了反應(yīng)的進行和α-Si3N4的生成。由C和Si3N4的存在，SiC生成反應(yīng)可以避免超高溫的硅粉直接碳化機制，可以采用反應(yīng)溫度稍低的氮化硅碳化機制。
　　 復(fù)相陶瓷制備研究結(jié)果表明:在一定的氮氣壓力、合適的燒結(jié)助劑配比以及合適的燒結(jié)溫度下，采用自蔓燃復(fù)合粉體制備的氮化硅/碳化硅陶瓷的斷裂韌性有一定提高，硬度、抗彎強度變化不大。主要增韌機理為SiC顆粒增