SiC是一種重要的高性能結構陶瓷和耐火材料,具有高熱穩定性、高強度、高熱導率、耐腐蝕和耐磨,廣泛應用在冶金、國防、車輛工程、陶瓷、石化以及核電等領域[1~4]
但是,SiC是強共價鍵材料,其原子擴散系數較低,常采用反應燒結、熱壓燒結等燒結工藝制備并使用燒結助劑[5,6]
重結晶燒結碳化硅是一種高效制備碳化硅陶瓷的方法[5,7],在燒結過程中不會因收縮產生殘余應力而使陶瓷制品開裂或變形；重結晶燒結碳化硅的孔隙率只取決于坯體的孔隙率,隨燒結溫度的變化不明顯；燒結過程中的蒸發-凝聚機理使材料內部產生較多的連通孔而成為多孔陶瓷,可替代傳統多孔材料用于柴油車尾氣、金屬冶煉廢氣、化石燃料廢氣等的過濾
Al2O3和SiC都是應用最廣的結構陶瓷：Al2O3是SiC陶瓷的燒結助劑,在液相燒結過程中通過溶解和再析出機制促進材料致密化和晶體生長[8,9]；而SiC可作為Al2O3陶瓷的增強相,制備Al2O3-SiC復合材料[6,10~14]
但是,在Al2O3-SiC復相陶瓷的高溫燒結過程中含鋁和含硅氣相的形成對SiC的燒結、晶型轉變和晶體生長的影響,尤其是Al2O3對重結晶燒結SiC作用的機理尚不清楚
鑒于此,本文使用不同粒徑的SiC為原料和亞微米Al2O3添加劑制備重結晶燒結碳化硅,研究亞微米Al2O3對其物相組成、微觀形貌、孔徑分布和耐壓性能的影響并分析了其機理
1 實驗方法1.1 樣品的制備
實驗用原料：粗、細兩種粒徑的6H-SiC(0.5 μm,純度≥94 %；20 μm,純度≥99%, 均為質量分數,下同)和α-Al2O3(0.5 μm,純度≥99.99%)
試樣編號和原料的組成列于表1
使用高速混料機將原料混合均勻后加入15%的有機結合劑,然后依次進行練泥、成型、干燥和排膠,得到SiC蜂窩陶瓷坯體
將坯體置于碳化硅氣氛燒結爐(CarboliteGero HTK)中
燒結爐的升溫曲線如圖1所示
在真空條件下將燒結爐的溫度以10℃/min的速度升至1400℃,切換為氬氣氣氛(純度>99.999%)后以5℃/min速度繼續升溫至2200℃[4],分別保溫0.5 h和1 h
然后將燒結爐自然冷卻至室溫,得到重結晶SiC蜂窩陶瓷試樣
Table 1
表1
表1試樣的編號和原料
Table 1Batch compositions of starting mat
聲明：
“亞微米Al2O3 對重結晶碳化硅的作用機制” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：余超,邢廣超,吳鄭敏,董博,丁軍,邸敬慧,祝洪喜,鄧承繼
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2025年07月23日 ~ 26日 
