利用高爐水淬渣制備α-Sialon-SiC復(fù)合材料的組織與性能.pdf

1、Sialon/SiC復(fù)合材料以其機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨性好、化學(xué)穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、冶金等行業(yè)。Sialon/SiC材料具有良好的開發(fā)利用前景，但由于Sialon粉體合成的限制因素較多，目前有關(guān)方面的研究尚需進(jìn)一步完善。高爐水淬渣是煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分為SiO2、Al2O3、CaO和一些含F(xiàn)e雜質(zhì)，是合成Sialon陶瓷的很好原料，本實(shí)驗(yàn)的研究目的是利用高爐水淬渣合成的粉體以較低的成本燒結(jié)出高性能的α-Sial

2、on/SiC陶瓷。
　　本實(shí)驗(yàn)以高爐水淬渣合成的Ca-α-Sialon粉體為原料，SiC為添加劑，采用無壓燒結(jié)工藝制備了α-Sialon/SiC復(fù)合材料。研究了SiC含量對(duì)α-Sialon/SiC復(fù)合材料的燒結(jié)性能、顯微組織、力學(xué)性能及抗氧化性的影響。通過X射線衍射儀、掃描電鏡等分析手段和熱力學(xué)分析，分析了α-Sialon/SiC復(fù)合材料的物相組成、晶粒大小和增強(qiáng)、增韌的機(jī)制，研究了復(fù)合材料在靜態(tài)空氣中的氧化機(jī)理。
　　通過

3、XRD分析，燒結(jié)后樣品的主相為α-Sialon相和SiC相。掃描電鏡分析表明，隨著SiC含量的增加，α-Sialon/SiC復(fù)合材料中的柱狀晶數(shù)量減少，晶粒細(xì)化。
　　力學(xué)性能分析表明，適量添加SiC可以促進(jìn)材料的燒結(jié)致密化并提高材料的力學(xué)性能。但SiC含量較高時(shí)材料的致密度與力學(xué)性能會(huì)降低。當(dāng)SiC添加量為10wt％時(shí)，材料的綜合性能最佳，其體積密度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和維氏硬度分別達(dá)到3.26g·cm-3、355MPa、5.5

4、1MPa·m-1/2和17.66GPa。
　　通過氧化實(shí)驗(yàn)得出，α-Sialon/SiC復(fù)合材料具有較好的抗氧化性，隨著SiC含量的增加，抗氧化性增強(qiáng)。氧化增重與氧化時(shí)間之間呈拋物線變化規(guī)律。不同含量SiC含量的復(fù)合材料在1200℃氧化40h后的氧化在0.29～1.20mg·cm-2之間。復(fù)合材料的氧化激活能隨著SiC含量的增加而增加，不含SiC時(shí)α-Sialon的氧化激活能為79kJ/mol，而當(dāng)SiC含量為20wt％時(shí)復(fù)合材料