介绍了SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的烧结合成方法,将各动力学因素(晶须含量、混合工艺和烧结温度)对热压烧结法制备SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的影响进行了详细阐述,叙述并讨论了SiC晶须增韧的不同机理,并展望了该领域的研究方向。

维普资讯 www.wendangwang.com

34 9

材料导报

20年 5月第 2专辑Ⅷ 07 1卷

SC晶须增韧陶瓷基复合材料的研究进展 i 李喜宝，昌明，柯李楠 (武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室，武汉 4 0 8 ) 3 0 1摘要介绍了 SC晶须增韧陶瓷基复合材料的烧结合成方法， i将各动力学因素 (晶须含量、混合工艺和烧结温

度)对热压烧结法制备 SC晶须增韧陶瓷基复合材料的影响进行了详细阐述，述并讨论了 SC晶须增韧的不同机 i叙 i 理，展望了该领域的研究方向。并 关键词 S i C晶须增韧机理热压烧结陶瓷

Pr g e si r m i a rx Co p st y S C hik rTo g e n o r s n Ce a cM ti m o ie b i W s e u h ni g L b o KE Ch n mig, n IXi a, a g n LINa ( eH u e P o ic y L b r tr fCea c n fa tre, u a iest fS in ea dTeh oo y, u a 3 0 1 Th b i r vn eKe a o ao yo rmisa dRer co is W h nUnv riyo ce c n c n lg W h n 4 0 8 )

Ab t a t s r c

Va iu itrn to sf rs n h s igc rmi ti o o i ySC ik rtu h nn r ro ssne ig meh d y t ei n ea cmarxc mp st b i whs e g e iga e o z e o

s mm a ie .Th fe t fas t fr a t n d n misp r mee si c u i g t ec n e t f i wh s e, x p o e s a d u rz d e e fc so e e c i y a c a a t r n l d n h o t n C ik r mi r c s n o o o S tmp r t r f e c in o h y t e i o e a i ma rx c mp s t y S C i e o g e i g u ig h tp e sn i— e e a u e o a t n t es n h ss fc r m c r o t i o o i b i wh s rt u h n n sn o - r s ig sn e k trn t o r lo p e c i e y tma i l .Th a

i u o g ig me h n s fS C i e r ro o b i— e ig me h d a e as r s rb d s s e tc l ay e v r s t u h n c a ims o i wh s ra e p ir t ed s o k c s e n h n t ef rh r r l td r s a c s p o p c e . u s d a d t e h u t e ea e e e r h i r s e td

Ke r s y wo d

SC ik r t u hn c a im, o- r sig sn eig cr mis i whs e,o g ig me h ns h tp e sn itrn, ea c

陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优异特性，但存在脆性大、易断裂的缺点 _,而限制了其实际应用范围， 1从]因此改 善陶瓷材料的脆性、增大强度、提高其在实际应用中的可靠性成为其能否广泛应用的关键。陶瓷材料的韧性可以通过晶须、纤

此在高温下很难与陶瓷进行致密的烧结。而对于晶须增强陶瓷基复合材料，高度致密化显得格外重要，因为只有晶须均匀分布于基体中并在材料达到致密的情况下，才能抑制基体晶粒的长大，促进晶粒细化，减少孔隙缺陷，从而有利于复合材料强度的提高。热压烧结可以满足这个要求，它是目前制备 SC晶须增 i强陶瓷基复合材料最普遍的方法。 高桂英等 _通过热压烧结成功地制备了高密度的 s晶 6] i 须补强 C MAS玻璃陶瓷基复合材料，过无压烧结，结后样通烧

维增韧，颗粒弥散增韧和相变增韧等机理增强。晶须增韧陶瓷基复合材料被认为是能解决高温应用的有效措施，目前该材料

已商业化并应用于切削刀具、耐磨零件、和军用器件等 _。宇航 2] SC晶须有“ i晶须之王”3的美称，有金刚石的结晶结构， _]具

分子内存在着牢固的共价键，因而具有耐高温、强度高、弹性模量高、化学稳定性好等特点_, 4成为提高高温结构陶瓷韧性和可]靠性的有效途径。碳化硅晶须有多种构型，了金刚石结晶结除构的口型 s外，有其它型体都称为 a型。 s在耐高 i 所 i温、硬度、抗拉强度以及模量等诸方面都比 aSC, - i,要好得多L。 5] SC晶须主要用于制备高温工程用增强复合材料，作为 i其已获得高机械强度复合材料的补强增韧

剂的应用，日益引人正注目。如将其作为补强填料加入到陶瓷母相材料中，可制成耐高温和高强的陶瓷基复合材料。

品相对密度仅达 8, O但是通过热压烧结可制备出相对密度达 9 .的复合材料。邓建新等_在 1 2℃和 3 MP 42 7] 70 6 a的条件下热压烧结制得了 Al 3T一i复合陶瓷材料，果表明， 2一 S 0结

SC晶须在热压后主要分布于与热压方向垂直的平面上， i i SC晶 须既能提高材料的断裂韧性，能明显改善材料的耐磨性能。又

叶枫等[采用在氮气气氛下热压烧结制备出致密的 s增强 8 i B玻璃陶瓷基复合材料， AS结果表明， i的加入对 B s AS基体有显著的强韧化效果。Z nQigeg等_在 10℃热压 4 a n fn g] 60 h得 到了致密的 SC晶须增强的 Al aTi i2 i 2/ a C复合材料，果表 O S结明，添加适当的 SC晶须能显著增强试样的抗弯强度和断裂韧 i性。S八 B lai . a c d m等_]】用热压烧结得到了 S 0 N4 i复合材一 S

1 i S C晶须增韧陶瓷基复合材料的烧结合成方法 烧结工艺是 S i C晶须增韧陶瓷基复合材料制备工艺中的重 要环节之一。目前国内外进行 SC晶须增强陶瓷基复合材料制 i

料，研究结果表明，添加适当的 SC晶须能得到高致密、断裂 i高韧性的 ss一 i复合材料。V. mi等_]热压烧结得 i s N4 Ga e r】用 1到了 Al一 i复合材料，果表明， z s 03结热压烧结可得到超过理论密度 9的 Al— i复合材料， 9 z s Os 当含 3 v l的 SC晶须 5o i时可显著提高单一相 Al材料的断裂韧性和强度。 2 03 热压烧结能得到烧结体致密、力学性能良好的复合材料，显 柯昌明：士，士生导师，博博教授 Tl e:

备中所用到的主要烧结方法有以下几种。

1 1热压 ( P)结方法 . H烧 由于 SC晶须是一种非氧化物晶须， i化学稳定性好，膨胀热

系数与陶瓷基体不尽相同，晶须在烧结时对基体有桥梁作用，因 李喜宝：,90年生，男 18硕士研究生

Te:2—6 6 0 1 E m i l ia2 0@1 3 cr l 78 50 5 - l i b o 0 4 6 . o 0 a:x n

0 7 6 8 2 5 E ma:

eh n@y h o c m c 2— 8 6 8 7 - i k c mig a o . o . n l