论文摘要
本文以TiSi2、SiC和Mo粉为原料,采用反应烧结法制备Si3N4基陶瓷。运用扫描电镜、X射线衍射、热分析仪、万能电子拉伸机和硬度等分析测试手段,优化了复合陶瓷的制备工艺,观察分析复合陶瓷的显微组织结构,测试复合陶瓷的力学性能、抗氧化性能和热震性能。通过对体系反应热力学计算发现,TiSi2和N2在2000K以下在热力学上可以发生反应,而TiSi2不分解;采用差示扫描量热法确定了TiSi2与N2的反应温度区间。随着毛坯致密度的增加,复合陶瓷的致密度先增加后减小,而TiSi2的转化率却一直下降;随着SiC含量的增加,复合陶瓷的致密度先增加后减小,致密度在SiC含量为40%时达到最大,而TiSi2的转化率随SiC含量增加而增加;此外,随着Mo含量的增加,复合陶瓷的致密度也略有增加;氮化硅相主要以针状晶粒、等轴颗粒、棒状晶粒和晶须存在,而在Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷中出现弯曲的丝状Si3N4相。随着SiC含量的增加,复合陶瓷的硬度和抗弯曲强度先升高然后下降,当SiC含量为40wt%时,复合陶瓷的硬度和抗弯曲强度达到最大值,分别为HRA71和288MPa。随着Mo含量的增加,Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷的硬度逐渐提高,而室温抗弯强度则是先增加后减小,当Mo含量为10wt%时,Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷的抗弯强度达到最大值,为321MPa。Si3N4-TiN-SiC陶瓷的质量增量随着氧化时间的延长而增加,氧化质量增量随时间的变化基本服从抛物线规律,同时质量增量随着氧化温度的升高而增加。而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷质量增量在低温下随着时间延长而增加,在高温下质量增量随着时间的延长而减少。XRD和SEM结果表明Si3N4-TiN-SiC陶瓷的氧化产物主要是TiO2、SiO2和Si2N2O,而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC陶瓷则是TiO2、SiO2、Si2N2O和MoO3。随着热震次数的增加,两种复合陶瓷的弯曲强度均下降,在相同的循环次数下,Si3N4-TiN- MoSi2- SiC陶瓷的抗热震性能优于Si3N4-TiN-SiC陶瓷。
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标签：反应烧结论文; 氮化硅碳化硅陶瓷论文; 微观结构论文; 性能论文;