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硅酸盐通报2025年第06期:烧结助剂对反应烧结SiC陶瓷结构及性能作用机制研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:刘森;陈毛;陈勇强;王海龙;张锐;范冰冰;

单位:郑州大学材料科学与工程学院;郑州大学洛阳产业技术研究院;

摘要:反应烧结是制备SiC陶瓷的一种常用工艺,所制备的SiC陶瓷不仅性能优越、烧结温度较低,而且样品的形状和尺寸不受限制,具有广泛的应用前景。但是,反应烧结碳化硅残留了较多的单质硅,严重影响了材料的高温性能。本文通过添加Al_2O_3-Y_2O_3-SiO_2烧结助剂来降低残留硅含量,使用SEM、EDS、TEM等分析方法研究烧结助剂对反应烧结SiC陶瓷结构和性能的影响。结果表明,烧结助剂能够有效填充晶粒间孔隙,提高材料的性能,当添加1.5%(质量分数)的烧结助剂时,样品的断裂韧性和抗弯强度分别达到了3.28 MPa·m~(1/2)和135.20 MPa,硬度和热导率也分别升高到18.1 GPa和18.60 W/(m·K)。此外,烧结助剂中存在的氧化铝等物相能够有效提升SiO_2氧化膜的稳定性,降低氧化速率,从而避免膜层开裂,显著提高SiC陶瓷的高温性能。

关键词:SiC;;SiO_2;;烧结助剂;;反应烧结;;致密度;;高温稳定性

基金资助:2024年度河南省杰出青年基金(242300421009);; 2022年度省级科技研发计划联合基金(优势学科培育类)重点项目(222301420002)