SiC泡沫陶瓷及其增強A1基復合材料的制備與結構控制.pdf

1、SiC泡沫陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、低熱導率及低熱膨脹系數等優(yōu)異的物理性能，孔隙高度連通，是熔融金屬過濾器的最佳候選材料之一。SiC泡沫陶瓷增強Al基復合材料具有高比強度、比模量、良好的導熱導電性、高的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)異的綜合性能，在航空航天、電子、汽車、先進武器裝備系統(tǒng)中具有廣泛的應用前景。本論文針對SiC泡沫陶瓷力學強度較低、孔隙結構難以控制、SiC泡沫陶瓷增強Al基復合材料界面不能良好結合的問題，制備出孔隙結構和顯微結構可控的SiC泡

2、沫陶瓷及其增強Al基復合材料，重點研究了材料的結構控制方法及增強方式。
　　 首先，利用有機泡沫復制法和常壓燒結技術制備了輕質高強且結構可控的SiC泡沫陶瓷。采用Al2O3、Y2O3和MgO、Al2O3、SiO2作為燒結助劑，調配SiC陶瓷料漿，采用有機泡沫復制法，通過改變浸漬涂覆次數、燒結工藝等合理控制了SiC泡沫陶瓷的孔隙結構和顯微結構，并建立了力學抗壓強度與其結構之間的相互關系。研究表明：SiC陶瓷料漿的粘度呈現剪切變稀特

3、性，有利于有機泡沫浸漬過程；采用50％的固相含量的非水基SiC陶瓷料漿，在600℃下排除有機泡沫體，制備得到棱桿飽滿的SiC泡沫陶瓷預制體。SiC泡沫陶瓷的孔隙結構中孔穴分布均勻，氣孔連通性好；孔隙率為77～97％，孔徑大小為1.08～2.20mm，隨選用有機泡沫PPI(pores per inch，每英寸宏孔數)值的增大、浸漬涂覆次數的增加而降低，孔棱直徑為260～690μm，隨PPI值的降低、浸漬涂覆次數的增加而增加；1500℃燒結

4、前后SiC泡沫陶瓷的平均線性收縮為15％。SiC泡沫陶瓷的顯微結構中未添加燒結助劑的SiC泡沫陶瓷孔棱存在大量無法消除的氣孔；添加Al2O3、Y2O3為燒結助劑的SiC泡沫陶瓷在1700℃燒結后所含液相為Y3Al5O12，實現了孔棱顯微結構的完全致密化；添加MgO、Al2O3、SiO2為燒結助劑的SiC泡沫陶瓷在1300℃燒結后所含液相為Mg2Al4Si5O18和MgSiO3，高溫時液相分解，SiC顆粒依靠玻璃相黏結為大顆粒，但氣孔無法

5、有效消除。SiC泡沫陶瓷的抗壓強度隨相對密度的增加而增大；在相對密度基本一致的情況下，當PPI值由15、20增加到40時，SiC泡沫陶瓷的抗壓強度值從0.60MPa、1.22MPa升高至2.14MPa；在PPI值為20，相對密度基本都為0.20的情況下，隨孔棱氣孔減少、顯微致密程度的升高，SiC泡沫陶瓷的抗壓強度明顯增大。
　　 然后，研究了SiC泡沫陶瓷增強Al基復合材料的制備及結構形成機理。利用無壓浸滲工藝成功實現了SiC泡

6、沫陶瓷高溫浸滲熔融金屬Al液，表征了復合材料的物相組成、顯微結構和顯微硬度。研究表明：SiC泡沫陶瓷增強Al基復合材料的主相為Al、SiC，并存在少量高溫浸滲過程反應生成的Si和MgAl2O4。950℃氮氣氣氛下，SiC泡沫陶瓷增強Al基復合材料中泡沫陶瓷體的宏觀輪廓清晰，SiC與Al界面結合良好，陶瓷體中空孔道中滲入了金屬Al，增強相SiC和基體Al起到了相互約束的作用，有利于整體力學性能的提高。SiC泡沫陶瓷增強Al基復合材料中基體