【摘 要】
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该文采用不同比表面积的碳化硅微粉,选用一种全新的三元添加剂(Ti-B-C)作为烧结助剂,对SiC固相烧结进行了较系统的研究.利用正交实验设计方法,研究了添加剂的成分配比.通过SE
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该文采用不同比表面积的碳化硅微粉,选用一种全新的三元添加剂(Ti-B-C)作为烧结助剂,对SiC固相烧结进行了较系统的研究.利用正交实验设计方法,研究了添加剂的成分配比.通过SEM对材料的断口形貌和组织形貌进行了分析,研究了烧结工艺和材料组成对材料的体积密度、硬度、抗折强度和断裂韧性等性能的影响.采用TEM研究了添加物的分布,以及对于晶粒尺寸的影响.实验结果表明:(1)随着烧结温度的增加,材料密度及抗折强度先增加而后减小.在T=2100℃时,材料的体积密度、抗折强度达到最大值,分别为3.089g/cm<3>、290MPa,而当烧结温度为2100℃时,材料断裂韧性具有最低,为3.46MPa.m<1/2>;(2)材料成分对密度、硬度和抗折强度的影响规则相同,都是先增大后减小,而断裂韧性随着碳含量的增加而增加.对于C、B、Ti的添加量与性能的关系,研究发现当C、B和Ti的质量百分比分别为3.5﹪、1﹪、1﹪时,材料的综合性能达到最佳值;(3)根据正交实验结果得到的最佳配方,经过烧结后材料的最佳性能为:密度达3.092g/cm<3>,硬度达26.87GPa,抗折强度达310MPa,断裂韧性达4.9MPa.m<1/2>.通过对陶瓷材料力学性能的分析,确定了SiC的σ<,0>和有效的Weibull模数范围.文中还对材料密度与断裂韧性的关系进行了数学分析,推断出了材料密度与断裂韧性的经验公式.论文结果对于SiC的工业生产和应用具有重要的理论指导意义和实用价值.
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