超高压高温烧结sic研究

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1、万方数据超高J1jil≈温烧结SiC'川7i独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：膨兹挣签字目期：加商年嘲矿踊学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解并接受中国工程物理研究院研究生部有关保存、使用学位论文的规定，

2、允许论文被查阅、借阅和送交国家有关部门或机构，同时授权中国工程物理研究院研究生部可以将学位沦文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：励爱体签字F1期：加孑年伊，月口Sr=1导师签名：、琴缘阮J签字日期：螂『月7同万方数据超高压高温烧结SiC研究摘要IIYIqllllll2119lllllolllll7LIIlilollll2LIlill8lllllY2907028碳化硅陶瓷具有高温强度高、抗氧化性强、耐磨损性好、热膨胀系数小、硬度高、抗热震和耐化学腐

3、蚀等优良特性，因此，在很多领域得到广泛应用【1I。然而，SiC是一种共价键性很强的化合物，其自扩散系数极小，可烧结性很差。在传统的粉末冶金SiC烧结工艺条件下，如果不加入适当的添加剂，纯SiC是很难烧结致密化。采用超高压烧结方法可以在较低温度、较短时间、低烧结助剂添加量下获得高致密度、高性能的陶瓷，因此，本文试图通过采用超高压烧结技术，并通过调节烧结工艺制备SiC陶瓷，并开展了烧结工艺对性能、微观组织的影响研究。本文以纳米碳化硅为主要原料，采用两面顶压机获得超高压条件，通过调节烧结工艺、烧结助剂添加量，烧结制备了纳米

4、晶SiC陶瓷。采用X射线衍射(X．RayDiffration，XRD)、X光电子能谱(X．PhotoelectronSpectrum,XPS)、扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)、排水法、显微硬度仪等测试手段对陶瓷的相组成、化学成分、显微结构、密度、显微硬度等进行分析。实验结果表明：采用超高压烧结法可以烧结获得SiC陶瓷。对陶瓷的相组成的分析表明，烧结后陶瓷无相转变，仍以B．SiC为主：对于A1203烧结助剂添加的陶瓷有新相A12Si05形成，A12Si05的生成有利于烧结

5、的进行；采用谢乐公式及Jade5．0分别计算了陶瓷的晶粒尺寸及晶格常数，发现超高压烧结的陶瓷晶粒长大不明显，为纳米晶陶瓷(20～40nm)；由于超高压烧结后残余应力的存在SiC的品格发生了收缩(约O．3％～0．45％)。对陶瓷的显微结构分析表明，烧结的陶瓷致密无气孔，呈典型的固相烧结形貌；添加烧结助剂的陶瓷中存在细小富A1203区，烧结助剂存在一定的分散不均匀性。对陶瓷的化学成分分析表明，超高压烧结时陶瓷素坯吸附的N2、02等参与了反应，分别生成Si02和Si3N4，反应的发生起到消除气孔的作用，有利于烧结的进行。对

6、制备的陶瓷密度及显微硬度分析表明，采用超高压烧结工艺可以烧结获得无烧结助剂添加的高硬度高致密度SiC陶瓷(致密度92％～100％，显微硬度2800Hvl．96～4000Hvl．96)，烧结工艺对陶瓷致密度及显微硬度影响明显，随温度、压力、保温时间的延长陶瓷的密度及显微硬度都有所提高；结果表明，A1203是SiC烧结的有效烧结助剂，在低添加量下(约2wt％)即可实现陶瓷的全致密烧结，陶瓷硬度随烧结助剂含量增加而提高；烧结工艺对添加了烧结助剂陶瓷性能的影响与纯SiC的烧结类似，但获得的陶瓷的致密度普遍较高。关键词：碳化硅

7、，超高压，烧结，氧化铝万方数据超高压高温烧结SiC研究AbstractSiChasbeenusedinmanyareabecauseofitshighstrengthathightemperature、anti-oxidization，anti-wear,lowcoefficientofthermalexpansion，highhardness，anti．heatshockandanti—chemicerosion⋯．SiCisveryhardtosintertohi曲density，becauseofit'shig

8、hstrengthcovalentbondandlowselfdiffusioncoefficient．Withoutsinteradditives．pureSiCisverydifficulttodensifywithtraditionaltechniques．However,highlydensifiedSiCceramicswithgoo