反應燒結SiC-B4C復相陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、碳化硅(SiC)和碳化硼(B4C)都是典型的超硬材料，具有高熔點、高硬度、良好的導熱和導電性能，可廣泛應用于工具材料和高溫結構材料。但是由于其共價鍵非常強，都是極難燒結致密的陶瓷材料。反應燒結是一種可通過滲硅反應在較低溫度下獲得致密燒結體的方法。本研究通過B4C與SiC的配比變化，以真空反應燒結的方法制備了B4C/SiC復相陶瓷材料。
　　 本研究采用B4C、SiC、C為主要原料，采用原位凝固固化--破碎造粒--壓制成型制備坯體

2、。燒結工藝為真空下的滲Si反應燒結，1550℃保溫2h。分別制備出以B4C和以SiC為主晶相的SiC/B4C復相陶瓷材料。
　　 本研究通過配方設計，控制反應燒結SiC/B4C復相陶瓷材料中fSi體積含量為12～16vol％，推導了以素坯密度和B4C含量為基礎，SiC/C配料比的計算方法。據此設計了一系列不同B4C含量的B4C/SiC復相陶瓷。研究了B4C含量對復相陶瓷的力學性能和顯微組織等的影響規(guī)律。
　　 實驗結果表

3、明：SiC/B4C復相陶瓷材料的燒結體的最終物相為α-SiC、β-SiC、B4C和Si，未發(fā)現(xiàn)有殘留C。SiC租B4C與Si的化學相容性良好，所獲得的燒結體結構致密無孔。SiC/B4C復相陶瓷斷口主要呈沿晶斷裂。摻量40wt％B4C的燒結體抗彎強度最高，達475.4 MPa。燒結體的硬度隨B4C摻量增加而提高，最高85wt％B4C摻量時硬度達33.2 GPa。材料的斷裂韌性在70wt％B4C達到最高值，為5.84MPa.m1/2。