1. 研究目的与意义（文献综述）

碳化硅陶瓷具有优良的常温和高温力学性能，如高硬度、抗磨损、抗氧化性、耐腐蚀性、抗蠕变性等^[1]，其高温强度可一直维持到1500 ℃^[2]，抗氧化性也可以维持到1750 ℃。鉴于以上特性，sic陶瓷可广泛应用于石油、化工、激光、冶金、汽车、航天航空等领域^[3]，现已成为最重要的高温结构陶瓷之一。目前，常用的制备工艺有常压烧结、热压烧结、放电等离子烧结和反应烧结等^[4]。

但sic中极强的共价键性（共价键成分占88%）使得烧结过程中的扩散速率相当低，很难采用常规的烧结途径制备^[5,6]。一般常压烧结需要2000 ℃以上的高温^[7]；热压烧结温度也需达到1950 ℃ ^[8]，极大限制了sic陶瓷的制备与应用。

研究发现，加入烧结助剂在烧结过程中形成液相，可以借助液相传质机制降低烧结温度，提高烧结体的收缩率并填充孔隙，促进sic陶瓷的烧结致密化^[9]。汤文明等^[10]提出了通过扩散障碍层、低活性基体和抑制界面反应技术来控制sic/金属界面固相反应，减少其对复合材料断裂方式的有害影响；katiraju等^[11]研究了sic陶瓷的致密化机理和烧结助剂的作用机制，提出只有界面扩散以及通过晶界的晶格扩散对致密化是有利的，并基于吉布斯自由能和热压实验（1750 ℃、20 mpa）阐述了al、mg、al₂o₃、mgo、y₂o₃、硝酸钪和所有稀土氧化物都是有效的烧结助剂；江东亮等^[12]报道了c和b₄c（≥0.5 wt%）是热压sic陶瓷必不可少的烧结助剂，分别用来增加表面自由能并抑制sic晶粒的生长和降低晶界能；张龙等^[9]添加30 wt%的al₂o₃-y₂o₃-cao（4.4:1.9: 3.7）烧结助剂体系，通过常压烧结（1575 ℃、400 mpa）制备的sic陶瓷体积密度为2.93g/cm³；马静梅等^[13,14]和王晓刚等^[15]分别采用bas（≥ 20 wt%）和b₄c为烧结助剂，通过热压工艺（1900 ℃、30/50mpa）制备了致密度高于98%的sic陶瓷；bola yoon等^[16]使用al-c添加剂（al7c1，6.5 wt%），通过sps在1650 ℃、20 mpa制备了相对密度为98.1%的sic陶瓷，而且当烧结助剂含量降到3.3 wt%时，温度则需要升至1800 ℃；p. #352;ajgalík等^[17]采用新的sic制备方法在1850℃、30 mpa下热压烧结达到了3.2 g/cm³的密度，比常规方法降低了150-200 ℃。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容：

1） 文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势；

2） 研究Mg₂Si掺杂量对SiC烧结的影响；

3） 研究复合烧结助剂对致密化的影响；

4） 样品物相、结构与性能表征；

5） 分析总结实验数据，撰写毕业论文。

目标：

添加少量的Mg₂Si和Mg作为烧结助剂以期在1200 ℃实现SiC的致密化，并探究助剂含量、助剂复合对陶瓷致密化、结构及物相的影响。

拟采用的技术方案及措施：

1）实验主要原料：SiC粉体，Mg₂Si，Mg

2）实验方案：以SiC为原始粉体，按照烧结助剂的质量分数为10wt%、15wt%、20wt%的配比计算并称量，经球磨混合均匀并烘干后装入石墨模具，在1200 ℃进行热压烧结得到SiC陶瓷。

3）样品分析：采用XRD、FESEM、显微硬度、力学试验等测试技术对制得的SiC陶瓷的物相、显微结构和力学性能进行测试。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定技术方案，了解研究所需原料、仪器和设备；并完成开题报告和英文翻译；

第4－5周：按照设计方案，制备sic陶瓷并探究烧结助剂含量对sic致密化的影响；

第6－7周：研究复合烧结助剂mg₂si和mg对致密化的影响；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 佘继红，江东亮.碳化硅陶瓷的发展与应用[j].陶瓷工程，1998(03)：3-11，28.

[2] 张丙荣，尹维英.β-sic粉末的合成及其热压烧结性能研究[j].山东轻工业学院学报（自然科学版） ，1990(4)：52-56.

[3] 柴威，邓乾发，王羽寅，等.碳化硅陶瓷的应用现状[j].轻工机械，2012，30(4)：117-120.