AlN-SiC復(fù)合陶瓷的力學(xué)與抗侵蝕性能.pdf

1、隨著熔煉行業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)上對(duì)電解槽側(cè)壁材料提出了不斷增加的新的要求，因此各種具有特殊結(jié)構(gòu)性能的特種陶瓷材料逐漸被引入到此行業(yè)當(dāng)中。本文通過熱壓燒結(jié)方法制備AlN-SiC復(fù)合陶瓷，研究了加入不同含量SiC及助燒劑(Al2O3+Y2O3)的引入的對(duì)比對(duì)復(fù)合陶瓷組織及力學(xué)性能以及抗腐蝕性能的影響。
　　加入助燒劑(Al2O3+Y2O3)后，相對(duì)于無助燒劑的體系，在相對(duì)較低的溫度下，得到的復(fù)合陶瓷的致密度明顯提高。對(duì)于兩個(gè)體系，當(dāng)Si

2、C和AlN的質(zhì)量比為3:7時(shí)，復(fù)合陶瓷時(shí)致密度最大。其中，SA3的致密高達(dá)99.7％，幾乎接近完全致密。組織分布比較均勻，無團(tuán)聚和異常長(zhǎng)大現(xiàn)象。在背散射條件下燒結(jié)后的復(fù)合陶瓷主要分為白色、深灰色和灰色三種區(qū)域。通過透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)在較大的AlN晶粒周圍，AlN和SiC較好的形成了固溶體。加入助燒劑之后，晶間相分布在三角晶界處。在單個(gè)的AlN晶粒內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了較多的層錯(cuò)和位錯(cuò)，對(duì)于提高材料的強(qiáng)度具有一定的作用。隨著SiC含量的增加，復(fù)合陶瓷的

3、固溶度增加，分別為60.9%和70.7%。有助燒劑的體系的固溶度明顯高于無助燒劑體系。AlN和SiC形成固溶體之后AlN的晶格常數(shù)變大。
　　無助燒劑體系的復(fù)合陶瓷，隨著SiC含量的增加，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性呈增大趨勢(shì)，最大值分別為483.3MPa和4.7MPa·m1/2；彈性模量和維氏硬度先增大后減小，最大值分別為281GPa和12.8GPa。加入助燒劑(Al2O3+Y2O3)之后，抗彎強(qiáng)度隨SiC含量增加而增大，彈性模量、斷裂韌

4、性和維氏硬度都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。加入助燒劑后材料的綜合力學(xué)性能提高。斷口形貌復(fù)雜，穿晶斷裂后的晶粒斷面上出現(xiàn)明顯的臺(tái)階和河流花樣。
　　隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合陶瓷單位面積的質(zhì)量呈現(xiàn)拋物線的變化規(guī)律。保溫5小時(shí)出現(xiàn)少量得減小，延長(zhǎng)到10小時(shí)后出現(xiàn)增加，15小時(shí)后生成物與基體剝離，質(zhì)量減小。隨著SiC含量的增加，反應(yīng)層明顯增厚。保溫15小時(shí)后，S2、S3、S4反應(yīng)層最大分別為60μm、120μm、200μm左右。SA2、SA3