SiC-Al-,2-O-,3-復(fù)合陶瓷的制備及裂紋愈合研究.pdf

1、本文以Al2O3和SiC為原料，采用熱壓燒結(jié)法制備了SiC-Al2O3復(fù)合陶瓷材料；采用維氏硬度計法在3×4×36mm標(biāo)準(zhǔn)試樣的拉伸面中間位置引入一個菱形壓痕并產(chǎn)生裂紋；在不同溫度、不同時間條件下對預(yù)制裂紋的試樣進(jìn)行熱處理使裂紋愈合，然后通過掃描電鏡(SEM)、X射線(XRD)和三點彎曲等分析測試手段對上述各種試樣進(jìn)行了測定和分析，研究發(fā)現(xiàn)： ⑴隨著燒結(jié)溫度的升高，SiC-Al2O3復(fù)合陶瓷的彈性模量呈單調(diào)增加趨勢，而燒結(jié)溫度高

2、于1800℃后，致密度隨SiC含量的增加開始降低；隨著SiC含量的增加，致密度呈單調(diào)降低趨勢，而彈性模量呈先增加后降低趨勢，當(dāng)SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過20％后，彈性模量開始降低。 ⑵SiC-Al2O3復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性隨燒結(jié)溫度的變化趨勢相同，燒結(jié)溫度高于1800℃后，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性均開始降低；抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性隨SiC含量的變化趨勢相同，當(dāng)SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過20％后，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性均開始降低；本實驗條件下1800℃

3、、SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％時，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性值最高，分別為770MPa和6.9MPa·m1/2。 ⑶顯微組織分析表明，SiC-Al2O3復(fù)合陶瓷斷裂方式為沿晶斷裂和穿晶斷裂的混合斷裂模式。 ⑷愈合試驗發(fā)現(xiàn)，分別保持2h、4h和6h小時，愈合溫度從1000℃提高到1400℃，抗彎強(qiáng)度隨愈合溫度的升高而增加；在8h愈合時，愈合溫度超過1200℃后，抗彎強(qiáng)度開始降低；愈合溫度從1000℃升高到1200℃時，隨著愈合時間從2h

4、延長到8h，抗彎強(qiáng)度一直呈明顯上升趨勢；愈合溫度繼續(xù)升高從1300℃到1400℃時，愈合抗彎強(qiáng)度呈先增加后降低的趨勢。 ⑸SiC-Al2O3復(fù)合陶瓷愈合后的力學(xué)性能測定結(jié)果表明，1400℃、4h愈合后試樣的抗彎強(qiáng)度最高可達(dá)583.61MPa，比未經(jīng)愈合處理的試樣提高了近2倍，非常接近完好試樣的600.6MPa的水平。 ⑹XRD分析確定，在空氣氣氛條件下試樣愈合過程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)：SiC+O2→SiO2+CO2(CO)，