反应烧结制备高强SiC_W/SiC材料的研究

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本课题将SiCw引入反应烧结碳化硅(RBSC)体系,提出了一种制备高SiCw含量SiCw/SiC复合材料的思路,研究了材料制备工艺对SiCw/SiC复合材料显微结构的影响,讨论了SiCw/C坯体的反应烧结机理,对材料显微结构与力学性能的相关性作了研究。 研究了材料的低温烧结过程,对SiCw烧结时的溶解以及SiO2杂质对材料烧结的影响作了深入的讨论:采用在原料中掺入纳米β-SiC微粉,使其优先溶解而起到保护SiCw的作用。烧结温度控制在1550℃以下,烧结时间在5min以下。由此而制备了SiCw含量约为25vol%,密度为2.78g/cm3的SiCw/SiC/Si复合材料。材料的抗折强度为287MPa,断裂韧性为5.5MPa·m1/2。观察了材料断口的形貌,晶须的桥联和拔出是SiCw/SiC复合材料的主要增韧机制。 对比了高温烧结时掺加SiCw和SiC颗粒的烧结情况,并在对两种坯体的孔结构特征的分析的基础上,建立了一个烧结模型,说明了SiCw对材料烧结的促进作用。 研究了高温烧结材料中游离Si含量,晶粒尺寸以及游离C和气孔对材料强度的影响,对比了所得材料与传统RBSC材料的显微结构和力学性能的差别,在高温烧结下制备了密度为3.12g/cm3,强度为525MPa的材料,比传统RBSC材料提高了50%,材料中更低的气孔率和更高的密度是强度提高的主要原因。
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