碳化硅/莫来石/氧化铝复合陶瓷的研制

摘要

该文试图通过对纳米碳化硅颗粒和原位反应形成的莫来石相增强、增韧的氧化铝基复合陶瓷的研究,把单相氧化铝陶瓷、莫来石陶瓷和碳化硅陶瓷各自的优异性能集于一体,制备出一种高强、高韧的Al<,2>O<,3>/mullite/SiC三相新型复合陶瓷,具体地说,在以下几方面开展了探索性的研究工作:首次对亚微米级碳化硅粉体在空气、氧气和H<,2>O<,2>中的氧化行为进行了系统研究.系统研究了一水软铝石纳米粉体水热合成过程中的各影响因素,并在此基础上制备了boehmite/SiC/SiO<,2>复合陶瓷粉体,有效解决了不同粉体的均匀混合问题.对在H<,2>O<,2>介质中水热法直接制备boehmite/SiC/SiO<,2>复合陶瓷粉体的新方法进行了研究.对boehmite/SiC/SiO<,2>复合陶瓷粉体的模压成型、常压烧结工艺和真空热压烧结过程进行了系统的研究,是该类材料的首次探索.通过原位反应和常压烧结等方法成功制备了Al<,2>O<,3>/mullite/SiC三相新型复合陶瓷,并对其强、韧化机理进行了初步研究.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1SiC材料氧化行为研究进展概述

1.2 SiC的氧化过程研究现状

1.2.1纯SiC的氧化行为研究

1.2.2含有其它杂质的SiC的氧化行为

1.3关于一水软铝石粉体的水热法制备

1.3.1水热合成的热力学

1.3.2水热反应动力学和形成机理的研究

1.3.3水热技术的应用

1.4复合陶瓷的研究进展

1.4.1先进陶瓷研究现状

1.4.2先进结构陶瓷的研究

1.4.3纳米陶瓷烧结过程的特点

1.4.4复相陶瓷的原位合成法

1.4.5复相陶瓷的强化、增韧机制研究现状

1.4.6颗粒弥散强化复相陶瓷

1.5小结

第二章实验研究方案

2.1研究方案的确定

2.2拟采取的研究方法、技术路线、实验方案

第三章亚微米SiC粉体的氧化过程研究

3.1前言

3.2热力学分析

3.3实验原料及方法

3.4实验结果及讨论

3.4.1较低温下的氧化

3.4.2高温下亚微米SiC粉体的氧化及其动力学研究

3.4.3预氧化后碳化硅粉体的EDS分析

3.4.4碳化硅粉体的X射线衍射分析

3.4.5碳化硅粉体在不同条件下预氧化后得到的粉体的扫描电镜分析

3.5纳米SiC粉体在H2O2中的氧化行为研究

3.5.1热力学分析

3.5.2实验条件及设备

3.5.3实验结果及讨论

3.6本章小结

第四章陶瓷粉体的水热合成

4.1前言

4.2一水软铝石粉体的水热合成及其表征

4.2.1实验原料及方法

4.2.2水热反应温度与一水软铝石粉体的晶粒度及其形貌

4.2.3恒温时间与水热合成的一水软铝石粉体的结晶度及其晶粒度的关系

4.2.4一水软铝石粉体水热合成的机理及其讨论

4.3在H2O2中合成一水软铝石/碳化硅/二氧化硅复合粉体

4.4一水硬铝石粉体的水热合成

4.4.1前言

4.4.2实验设备和方法

4.4.3实验结果及其讨论

4.5复合粉体Boehmite/SiC的水热法制备

4.5.1实验原料

4.5.2实验结果及讨论

4.6本章小结

第五章复合陶瓷的成型、烧结及其力学性能

5.1前言

5.2实验方法及设备

5.3莫来石形成的热力学分析

5.4复合陶瓷粉体的模压成型

5.5复合陶瓷的烧结

5.5.1复合陶瓷的常压烧结

5.5.2复合陶瓷体的物相分析

5.5.3复合陶瓷的真空热压烧结

5.6复合陶瓷晶粒的生长历程

5.7复合陶瓷的相对密度与碳化硅含量的关系

5.8陶瓷的力学性能测试

5.9本章小结

第六章Al2O3/Mullite/SiC复合陶瓷的强、韧化机理探讨

6.1前言

6.2 Al2O3/Mullite/SiC纳米复合陶瓷断口形貌的SEM分析

6.3 A12O3/Mullite/SiC复合陶瓷中的应力分析

6.4 αp＜αm时裂纹扩展的微观过程

6.5本章小结

第七章总结与展望

7.1本文主要结论

7.2展望

参考文献

攻博期间的主要业绩

致谢