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《武汉理工大学》 2007年
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反应熔渗法制备SiC陶瓷材料及其结构与性能研究

王友兵  
【摘要】: RBSC是由SiC和f_(Si)(某些情况下还含有少量的f_C)组成的复相陶瓷。由于Si的熔点不高,化学稳定性较差,RBSC陶瓷不能在超过Si熔点的温度下使用,材料的高温力学性能、耐腐蚀性能以及导电性等也不同程度地受到了影响。为改善这些性能,必须有效控制材料中f_(Si)的含量和分布状态。本课题探索制备低f_(Si)含量RBSC材料的可能性,探讨影响材料结构和性能的各因素及其规律,并总结材料显微结构和性能之间的关系。 本文用干压成型法分别制备出了密度为3.17g/cm~3和断裂强度为625MPa的高密度RBSC材料。讨论了各种工艺参数对素坯显微结构和材料烧结密度的影响。 实验结果表明:平均孔径约为0.5μm且具有双峰孔径分布的坯体有利于渗硅的顺利进行;适当提高烧结温度有利于促进反应的彻底进行;对原料进行提纯处理有利于材料断裂强度的提高。 研究发现,由于含氧量较高,过细SiC粉作为原料时难以制得高力学性能材料;并非RBSC陶瓷的密度越高材料强度越大,烧结密度为3.10g/cm~3时,材料断裂强度最大。随着烧结密度的增加,RBSC陶瓷材料的断裂强度先增加后降低,在增加阶段,断裂强度与f_(Si)体积含量近似呈线性关系;f_(Si)越细小,分布越均匀,材料断裂强度越高;通常晶粒尺寸越小RBSC陶瓷材料断裂强度越高。 RBSC陶瓷材料在常压下具有优良的抗氧化性能,f_(Si)含量越低,抗氧化性能越好;f_(Si)含量相同时,材料晶粒越大,抗氧化性能越好。 RBSC陶瓷材料耐除HF外其它酸的腐蚀能力较强,但材料耐HF和强碱腐蚀能力较差;高密度材料耐化学腐蚀性能显著优于中等密度材料;含少量f_C的高密度RBSC陶瓷材料耐腐蚀性能优于同等密度致密材料,在酸中尤其显著。 RBSC陶瓷材料中f_(Si)含量越高材料导电性越好,这可能与所用金属Si的纯度有关;材料晶粒越细小导电性越差。 研究证实,降低RBSC陶瓷中f_(Si)含量或提高其在基体中分布的均匀性,以及减少材料中的结构缺陷,均有利于改善材料的性能;高密度材料的腐蚀试验结果显示,通过提高材料密度的途径来改善RBSC陶瓷材料在Si熔点以上温度下的力学性能是不现实的。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ174.652

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