多孔重結(jié)晶碳化硅陶瓷的燒結(jié)頸結(jié)構(gòu)調(diào)控與力學(xué)性能

摘要：結(jié)合氣固反應(yīng)和重結(jié)晶燒結(jié),制備了燒結(jié)頸結(jié)構(gòu)可控的多孔重結(jié)晶SiC陶瓷。首先以微米SiC顆粒作為骨架,通過SiO氣體和納米炭黑的高溫氣固反應(yīng)得到納米碳化硅均勻分布的預(yù)燒結(jié)體;再對(duì)預(yù)燒結(jié)體進(jìn)行重結(jié)晶處理,通過納米SiC顆粒的低溫蒸發(fā)凝聚獲取高純度的SiC多孔陶瓷。研究了重結(jié)晶過程中燒結(jié)溫度對(duì)多孔SiC陶瓷的燒結(jié)頸、顯微形貌、以及力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:SiC晶粒之間的燒結(jié)頸參數(shù)(燒結(jié)頸直徑/微米SiC晶粒直徑,d/d0)決定了多孔材料的抗彎強(qiáng)度。隨著燒結(jié)溫度增加,納米SiC顆粒的飽和蒸氣壓升高,加速了蒸發(fā)–凝聚的進(jìn)行,物質(zhì)傳輸總量增加,多孔SiC材料的d/d0值增加,抗彎強(qiáng)度迅速升高,達(dá)到峰值后,基本保持不變或者略有下降。溫度高于2100℃時(shí),骨架SiC微米顆粒會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生殘?zhí)?導(dǎo)致材料的抗彎強(qiáng)度降低。原位合成的納米SiC含量為20%,在Ar氣氛中于2000℃保溫1h后,材料組織性能最優(yōu),燒結(jié)頸面積的平均值為15.91μm2,d/d0值為99.7%,氣孔率為42.4%,抗彎強(qiáng)度高達(dá)75.7MPa,其性能優(yōu)于商用柴油顆粒物過濾材料。