反应烧结制备高强sic_wsic材料的研究

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1、摘要本课题将SiCw引入反应烧结碳化硅(RBSC)体系，提出了一种制各高SiCw含量SiCw／SiC复合材料的思路，研究了材料制备工艺对siCw／SiC复合材料显微结构的影响，讨论了SiCw／C坯体的反应烧结机理，对材料显微结构与力学性能的相关性作了研究。研究了材料的低温烧结过程，对SiC、v烧结时的溶解以及SiO2杂质对材料烧结的影响作了深入的讨论：采用在原料中掺入纳米B．SiC微粉，使其优先溶解而起到保护Sicw的作用。烧结温度控制在l550℃以下，烧结时间在5min以下。由此而制备了SiCw含量约为25v01％

2、，密度为2789／cm3的SiCw／SiC／Si复台材料。材料的抗折强度为287MPa，断裂韧性为55MPa·m“2。观察了材料断口的形貌，晶须的桥联和拔出是SiCw／SiC复合材料的主要增韧机制。对比了高温烧结时掺加sic、v和sic颗粒的烧结情况，并在剥两种坯体的孑L结构特征的分析的基础上．建立了一个烧结模型，说明了SiCw对材料烧结的促进作用。研究了高温烧结材料中游离Si含量，晶粒尺寸以及游离C和气孔对材料强度的影响，对比了所得材料与传统RBSC材料的显微结构和力学性能的差别，在高温烧结下制各了密度为3．12g

3、／cm3，强度为525MPa的材料，比传统RBSC材料提高了50％，材料中更低的气孔率和更高的密度是强度提高的主要原因。关键词：SiC。，反应烧结，微观结构，力学性能AbstractSlCwhIskerISlncorporatedIntherawnlaterlal0freacti011bondcdsiliconcarbide(RBSC)tOprepareSiCw／SiCcornpoSites．Theeffectof'fabricationprocess0nthemicl+ostructureandthepropert

4、iesoftheSinteredbodyareinvestigatedinthiSpaper．BasedontheresearchresultsOntheSinterprocess，itisCOncludedthattheSiCwhiskersolverapidlyevenat1450℃．SothesintertemperatureofthematerialarecontrolledtOunder1450℃，thesinteredtimeunder5min．Sinteredmaterialhasadensityof2

5、．789／cm3．abendingstrengthof287MPaandfracturetoughnessof5．5MPa’n11“．Theeffe—ctOfSi02ontheinfiltrationoftheliquidSiintotheSiCw／Cpreformisa[sodiscussedinthepaper．Withthecomparisonbetweenthesinterdensitiesofdifferentcarbondensitybodyunderhightemperature，itiSconclud

6、edthattheincorporationoftheSiCwhiSkerhasagoodeffectontheinfiltrationprocess．ThegasproducedinthesinteredprocesscaneasilygiveoffthroughtheporemicrostructureofSiCw／Cpreform．Itisinvestigatedintilepaperthecorrelationbetweenthemicrostructureandthemechanicalproperties

7、，thatiS，theeffectOfthecontentoffreecarbon，freesilicon，poreandgranulesizeonthebendingstrengthOftilematerial．Under1800℃，weobtainmaterialwithadensityof3t2g／cnl3，bendingstrengthof522MPaItiSconSideredthattheincreaseofthebendingstrengthofthematerialobtaineduponthetra

8、ditionalRBSCmaterialby50％iSmainlyowingtoahigherdensityandalowerporositythantheRBSCmaterialKeyWOrdS：SiC、vhisker，rcjIctionbonded，inicrOStructurcmechanicalProperties武汉理l。人’‘f’f