碳热还原结合重结晶制备多孔SiC陶瓷及其力学性能

摘要

针对重结晶多孔SiC烧结温度高和强度低的问题,采用α-SiC、SiO2、炭黑和酚醛树脂为原料,先通过碳热还原法得到纳米SiC,进一步通过纳米SiC的蒸发-凝聚在低温下实现重结晶烧结,获得多孔SiC陶瓷.通过XRD、SEM等分析手段,研究工艺参数对多孔SiC陶瓷的组织和性能的影响,实现对材料组织性能的控制.研究结果表明:纳米炭黑和微米SiO2在真空下于1 450℃保温2.5h后完全反应生成纳米SiC;纳米SiC活性高且蒸气压高,它的存在强化了重结晶过程中的蒸发-凝聚,促进了颈部的发育,同时可显著降低重结晶温度;含体积分数为10％纳米SiC的材料,在1.013×105 Pa的Ar气氛中于2 000℃保温1h后,材料组织性能最优,气孔率为52％,弯曲强度可达40 MPa.