反應(yīng)燒結(jié)SiC-B4C復(fù)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(diǎn)、高硬度、良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，可廣泛應(yīng)用于工具材料和高溫結(jié)構(gòu)材料。但是由于其共價(jià)鍵非常強(qiáng)，都是極難燒結(jié)致密的陶瓷材料。反應(yīng)燒結(jié)是一種可通過滲硅反應(yīng)在較低溫度下獲得致密燒結(jié)體的方法。本研究通過B4C與SiC的配比變化，以真空反應(yīng)燒結(jié)的方法制備了B4C/SiC復(fù)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(jié)工藝為真空下的滲Si反應(yīng)燒結(jié)，1550℃保溫2h。分別制備出以B4C和以SiC為主晶相的SiC/B4C復(fù)相陶瓷材料。
　　 本研究通過配方設(shè)計(jì)，控制反應(yīng)燒結(jié)SiC/B4C復(fù)相陶瓷材料中fSi體積含量為12～16vol％，推導(dǎo)了以素坯密度和B4C含量為基礎(chǔ)，SiC/C配料比的計(jì)算方法。據(jù)此設(shè)計(jì)了一系列不同B4C含量的B4C/SiC復(fù)相陶瓷。研究了B4C含量對復(fù)相陶瓷的力學(xué)性能和顯微組織等的影響規(guī)律。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

3、明：SiC/B4C復(fù)相陶瓷材料的燒結(jié)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(xué)相容性良好，所獲得的燒結(jié)體結(jié)構(gòu)致密無孔。SiC/B4C復(fù)相陶瓷斷口主要呈沿晶斷裂。摻量40wt％B4C的燒結(jié)體抗彎強(qiáng)度最高，達(dá)475.4 MPa。燒結(jié)體的硬度隨B4C摻量增加而提高，最高85wt％B4C摻量時(shí)硬度達(dá)33.2 GPa。材料的斷裂韌性在70wt％B4C達(dá)到最高值，為5.84MPa.m1/2。