高强度硅酸盐结合sic多孔复合材料的制备

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1、武汉理工大学硕_1：学位论文摘要本文从实现碳化硅的低温烧结、避免其高温氧化考虑，根据复合材料设计原则，着重从热膨胀匹配考虑，设计了莫来石、13一锂辉石微晶玻璃、Q一堇青石微晶玻璃和硼硅酸盐玻璃结合相，在低温下制得了高强度的多孔碳化硅复合材料。加入高活性的氢氧化铝原料和白炭黑、硅灰等硅质原料，可在较低温度(1330℃)下制得转化率达93％的莫来石结合碳化硅复合多孔材料，气孔率为31．5％时强度达86MPa：探讨了烧成温度、铝质原料与硅质原料的质量比对莫来石转化率的影响等；采用硅线石族矿物原料红柱石、蓝晶

2、石，制得了气孔率为28％时强度为70MPa的莫来石结合碳化硅多孔材料。将LAS系玻璃、MAS系玻璃作为碳化硅材料的结合相，经过快速高温烧成后快速冷却，再缓慢升温至核化和晶化温度并均保温2h，制得了气孔率为28％，强度分别可达108MPa、131MPa的B一锂辉石微晶玻璃和Q一堇青石微晶玻璃结合碳化硅复合多孔材料；探讨了烧成温度及结合相比例对复合材料的力学性能的影响。选择与碳化硅热膨胀系数较接近的硼硅酸盐玻璃3．3作为其结合相，通过液相烧结机制、膨胀系数适配机理制得了气孔率为31％时，强度为98MPa的

3、非晶态玻璃结合碳化硅材料。通过建立的模型，近似的计算了由于热失配引起的残余应力值，讨论了具有不同热膨胀系数的结合相的受力情况及其对复合材料力学性能的影响。研究表明，以碳化硅为骨料，以莫来石、B一锂辉石微晶玻璃、Ⅱ一堇青石微晶玻璃和硼硅酸盐玻璃作为碳化硅材料的结合相，在较低温度下获得了气孔率较高、力学性能良好的碳化硅多孔陶瓷，避免碳化硅材料高温活性氧化；微晶粒径为0．1

4、Im左右的微晶玻璃结合相具有最好的增强效果，硼硅酸盐玻璃降低碳化硅烧结温度效果明显；多孔复合材料内由热失配引起的残余应力对材料的力学性

5、能影响较小。关键词：碳化硅；莫来石；微晶玻璃；残余应力；热膨胀系数武汉理工大学硕士学位论文AbstractInthispaper,consideringthelow—temperaturesinteringandthelligh-temperatureoxidationofsiliconcarbide,accordingtothedesigningpnncipleofcompositematerials，especiallythematchofthethermal-expansioncoefficie

6、nt，mullite，Beta—thespodumeneglass-ceramic，Alpha—thecordieriteglass-ceramicandtheborosilicateglassweredesigned．Poroussiliconcarbidecompositematerialswithllighstrengthweremadeunderlowtemperature．Mullite／SiCporouscompositematerialWasgotthroughjoininghigh-a

7、ctivityaluminumhydroxidealuminumrawmaterialsandsiliconrawmaterialgasphasesilicondioxideandmicro-silicondioxide，andthemulliteconversionrateinthelowtemperature1330。Chasbeenreached93％：thestrengthofthecompositematerialWas86MPawhentheporositywas31％。Theinflue

8、nceofthesinteredtemperature,theratioofaluminumrawmaterialandthesiliconrawmaterialtothemulliteconversionratewerediscussed；Mullite／SiCporousmaterialswitllhighstrengthof70MPawhentheporosityWas28％Wasmadeusingandalusiteandkyanitemineralrawmaterials．Beta·-the

9、spodumeneglass-ceramicandAlpha·—thecordieriteglass··ceramicbondedSiCporouscompositematerialswithporosityof28％andflexuralstrength108MPa,131MPaseparatelyweregotwithLASandMASasadditivesthroughfastllightemperaturesintering，thenfastco