低温烧结SiC陶瓷基复合材料工艺与性能研究

发布时间：2024-03-19 05:11

　　碳化硅(SiC)陶瓷材料具有热膨胀系数小、热导率高、化学稳定性好,且在高温下仍具有良好的力学性能和抗氧化性能等突出的物理化学性质,使得碳化硅陶瓷材料广泛应用于冶金、微电子、汽车、航空航天等领域,另外碳化硅具有小的中子吸收截面,低的固有活性和衰变热,使其将成为新一代核裂变以及未来核聚变反应堆中的重要结构材料之一。然而碳化硅是以共价键为主的强共价化合物,原子自扩散速率低,因此纯碳化硅难以烧结致密化。而现阶段主要采用球磨法引入烧结助剂来促进烧结,但是该方法存在混合不均匀的明显不足。因此,本文采用熔盐合成方法,探索出在SiC表面原位反应包覆涂层的工艺来达到均匀引进烧结助剂的目的,实现较低温度下Si C致密化烧结。本文创新性的采用熔盐合成方法,在管式炉1100℃熔盐环境下,用Al与SiC反应,表面原位生成Al₄C₃,但是该体系中,加入的Al未能与SiC完全反应,剩余的Al均匀的分散在SiC颗粒间,形成了SiC表面部分区域反应生成Al₄C₃的SiC-Al₄C₃-Al的...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 SiC的结构
    1.2 SiC的性能与应用
    1.3 SiC陶瓷的烧结工艺
        1.3.1 反应烧结
        1.3.2 无压烧结
        1.3.3 热压烧结
        1.3.4 热等静压烧结
        1.3.5 放电等离子烧结
    1.4 烧结助剂
        1.4.1 SiC陶瓷固相烧结
        1.4.2 SiC陶瓷液相烧结
    1.5 本课题的研究意义与主要研究内容
        1.5.1 研究目的和意义
        1.5.2 研究内容
2 实验工艺与表征
    2.1 实验原料
    2.2 实验设备
    2.3 实验工艺流程
        2.3.1 熔盐合成方法粉体的制备
        2.3.2 SiC陶瓷的SPS合成
        2.3.3 实验工艺及其优势
    2.4 实验样品性能测试与表征
        2.4.1 密度测试
        2.4.2 力学性能测试
        2.4.3 热学性能测试
        2.4.4 样品的物相分析(XRD)
        2.4.5 样品的微观结构分析(SEM)
3 Al体系SiC陶瓷的SPS烧结及性能研究
    3.1 SiC-Al₄C₃-Al复合粉体的制备
    3.2 SiC-Al₄C₃-Al复合粉体的表征
    3.3 SiC-Al₄C₃-Al复合粉体的SPS烧结及SiC陶瓷的表征
        3.3.1 SiC-Al₄C₃-Al复合粉体的SPS烧结
        3.3.2 SiC陶瓷XRD及微观形貌表征
        3.3.3 SiC陶瓷的致密化机理
        3.3.4 SiC陶瓷的热学性质
    3.4 本章小结
4 Y体系SiC陶瓷的SPS烧结及性能研究
    4.1 SiC-Y₃Si₂C₂复合粉体的制备与表征
        4.1.1 SiC-Y₃Si₂C₂复合粉体的制备
        4.1.2 SiC-Y₃Si₂C₂复合粉体的表征
    4.2 SiC-Y₃Si₂C₂复合粉体的SPS烧结及SiC陶瓷的表征
        4.2.1 SiC-Y₃Si₂C₂复合粉体的SPS烧结
        4.2.2 SiC陶瓷XRD及微观形貌表征
        4.2.3 SiC陶瓷的致密化机理
        4.2.4 SiC陶瓷的机械性能
        4.2.5 SiC陶瓷的热学性能
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 主要创新点
    5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3932377