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反应烧结制备Si3N4-SiC复合材料

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第３５卷第５期２０１４年１０月
ＤＯＩ：１０．１３９５７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｃｘｂ．２０１４．０５．００４
陶瓷蓍旅
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｒａｍｉｃｓ
ＶＯＩ．３５
ＮＯ．５
Ｏｃｔ．２０１４
反应烧结制备Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ复合材料
赵林１，张玉军２，谢志鹏１，３，
汪长安
（１．景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院，江西景德镇３３３４０３；２．山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室，
山东济南２５００６１；３．清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京１０００８４）
摘要：以ｓｉ粉为烧结助剂，采用反应烧结工艺制备出Ｓｉ。Ｎ。／ＳｉＣ复合材料。研究了ｓｉ粉添加量、烧结温度对Ｓｉ。Ｎ。／ＳｉＣ复合材料性能的影响，分别采用ｘ射线衍射仪和材料试验机测试其物相组成和力学性能。实验结果表明：添力Ｕ４０％的ｓｉ粉，烧结温度为１６００℃时，烧结后Ｓｉ。Ｎ。／ＳｉＣ复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别达至１］３４８ＭＰａ和４．８２ＭＰａ・ｍ”，主要是由于致密度的提高、原位生成Ｓｉ。Ｎ。颗粒的增多以及Ｓｉ。Ｎ。颗粒在ＳｉＣ基体材料中的弥散增韧。关键词：反应烧结；Ｓｉ，ＮＪＳｉＣ复合材料；原位生成中图分类号：ＴＱｌ７４．７５
文献标志码：Ａ
文章编号：１０００—２２７８（２０１４）０５—０４７４—０４
Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰｒｅｐａｒｅｄｂｙＲｅａｃｔｉｏｎＳｉｎｔｅｒｉｎｇ
ＺＨＡＯＬｉｎｔ，ＺＨＡＮＧＹｕｊｕｎ２．ＸＩＥＺｈｉｐｅｎｇｌ…，ＷＡＮＧＣｈａｎｇ＇ａｎ
１１３
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｎｇｄｅｚｈｅｎＣｅｒａｍｉｃＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｎｇｄｅｚｈｅｎ３３３４０３，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ；
２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＬｉｑｕｉｄ－ＳｏｌｉｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ（ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ），ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｅｗＣｅｒａｍｉｃａｎｄＦｉｎｅ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００８４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈＳｉｐｏｗｄｅｒａｎｄｓｉｎｔｅｒｉｎｇｔｉｍｅ
ｔｅｓｔ
ｏｎ
ａｓａ
ｓｉｎｔｅｒｉｎｇａｉｄｂｙｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｔｅｎｎｇｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＳｉａｄｄｉｔｉｏｎ
ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙ
ｏｆＳｉ３Ｎ４／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｘ—ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏ
ｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆＳｉ３Ｎ４／ＳｉＣ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｕｌｄｒｅａｃｈ３４８ＭＰａａｎｄ４．８２ＭＰａ‘ｍ”ｗｈｅｎＳｉａｄｄｉｔｉｏｎａｎｄｓｉｎｔｅｒｉｎｇｔｉｍｅｗｅｒｅ４０％ａｎｄ１６００ｏＣ．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｔｉｓｄｕｅｔｏ
ｔｈｅ
ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｏｆｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＳｉ３Ｎ４ｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｙｉｎｓｉｔｕｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇｏｆＳｉ３Ｎ４ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎＳｉＣｍａｔｒｉｘ
ｍａｔｅｒｉａｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｉｎｓｉｔｕｆｏｒｍａｔｉｏｎ
０引言
碳化硅陶瓷材料具有高硬度、高热导率和低热膨胀以及抗氧化、抗热震、耐磨损、耐腐蚀等优良性能，而被广泛用于高温热交换器、窑具材料、机械密封件、航空发动机燃烧室以及高温气冷堆的炉衬材料等领域ｎ“。
碳化硅是碳原子和硅原子以化学键结合的四面
收稿日期：２０１４—０５一１１。修订日期：２０１４－０６－０８。基金项目：国家自然科学基金（编号：５１２０２０９７，Ｎｏ．５１１０２１２０）；
江西省自然科学基金（编号：２０１３２ＢＡＢ２１６００８）；清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室开放基金（编
体空间排列的结晶体，共价键很强，ｓｉ—ｃ键的离子性仅占１４％ｔ５Ｉ。因此，碳化硅非常难烧结，如果不添加烧结助剂，在无压固相烧结过程中，即使在非常高的温度下，颗粒之间也只有微量的颈部长大，而不发生体积收缩致密化ｍ，。近年来，许多研究工作者通过添加烧结助剂提高ＳｉＣ的烧结性能。
周伟【７等研究了以Ａ１。Ｏ。、Ｙ：Ｏ。、Ａ１。Ｏ。一Ｙ。Ｏ。为烧结
助剂时，ＳｉＣ液相烧结行为。结果表明，以Ｙ。Ｏ。和
Ｒｅｃｅｉｖｅｄ
ｄａｔｅ：２０１４４）５－１１．
Ｒｅｖｉｓｅｄｄａｔｅ：２０１４－０６４）８．ＯＬｉｎ（１９８１９，ｍａｌｅ，Ｐｈ－ｎ，Ｉ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔａｕｔｈｏｒ：ＺＨ
ｏｃｔｕＥ
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｎｚｈａｏｃｎ＠１２６．ＣＯＩＴＩ
号：ＫＦｌ２０２）；景德镇市科学技术局科技计划项目（编
号：２０１２ＪＧＹ—ｌ一４９）；辽宁省镁资源与镁质材料工程技术研究中心开放基金（编号：ＵＳＴＬＫＥＣ２０１４１０）。
通信联系人：赵林（１９８１一），男，博士，讲师。
万方数据

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