氮化烧成温度对SiC-MgAl2O4复合材料性能的影响

摘要

为提升SiC-MgAl2O4复合材料的力学性能,借鉴金属-非氧化物-氧化物复合材料的设计理念,以SiC颗粒(≤2.5mm)为骨料、MgAl2O4细粉为基质,并通过引入单质硅粉,制备了Si-SiC-MgAl2O4复合材料生坯,在氮气流量为5L/h的流动氮气气氛下分别于1350、1400、1450、1500、1550和1600°C保温4h烧成.研究了烧成温度对氮化物结合SiC-MgAl2O4复合材料质量变化率、加热永久线变化率、体积密度、显气孔率、抗折强度、弹性模量等性能的影响,并通过XRD、SEM等手段对其物相组成和显微结构进行表征.结果表明:引入的单质Si粉在流动氮气气氛下与MgAl2O4及SiC的氧化产物发生了一系列反应生成了β-Sialon、O'-Sialon等氮化物相,可显著提升SiC-MgAl2O4复合材料的抗折强度;随着烧成温度的升高,β-Sialon生成含量增加且晶体发育更加完整,综合分析认为1550°C保温4h后,所制备的试样综合性能较优异,体积密度为2.64g.cm-3,显气孔率为18.4％,常温抗折强度和弹性模量分别为26.8MPa和84.3GPa.