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摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2实验体系组分的性质 1

1.2.1 SiC的基本性质 1

1.2.2 AlN基本性质 2

1.2.3 SiC陶瓷的烧结工艺研究现状 2

1.3 SiC-AlN复相材料的烧结 4

1.4 SiC含量对SiC-AlN材料力学性能的影响 6

1.5 本课题研究的目的和内容 7

第二章 实验方法及过程 9

2.1 实验原料 9

2.2 实验仪器及设备 9

2.3实验的主要工艺流程 10

2.4 表征与性能测试 11

2.4.1 显气孔率和体积密度的测试 11

2.4.2力学性能 11

2.5 SiC-AlN复相材料的润湿实验 12

2.6 物相分析及显微结构 15

2.7 SiC含量对SiC-AlN材料的性能的影响 17

2.7.1烧结性能 17

2.7.1烧结性能 17

2.7.2力学性能 18

第三章 结论 19

参考文献 21

致谢 23

摘 要

复相陶瓷材料由于其优异的热学、力学性能而广泛应用于能源、航空航天、机械、汽车、电子等领域。SiC和AlN 具有优良的力学性能、高的热导率，已经在高温结构材料领域得到广泛应用。有关SiC-AlN复相陶瓷材料的力学性能、耐高温抗氧化性能，国内外已进行了较多的研究。SiC是性能优异的宽频微波衰减剂。但是研发现AlN-SiC复相材料，随着SiC含量的增加，衰减量不断增大但由于第二相的引入会降低其致密性能和导热性能。

本文采用无压烧结制备SiC-AlN复相材料，通过测试相对密度和显气孔率以及进行断裂韧性和抗弯强度的测试研究了SiC含量对复相材料烧结性能和力学性能的影响。

在SiC–AlN复相材料体系中，以Y₂O₃-BaO-SiO₂作为复合烧结助剂，采用无压烧结工艺在氮气氛下制备了一系列SiC–AlN复相材料。在1850℃无压烧结保温1h，烧结助剂含量在10wt％时，随着SiC的含量的增加，试样的烧结性能呈先上升后下降的趋势，当SiC含量在50wt％时，气孔率最小达到0.2％；SiC-AlN复相材料的热导率和力学性能都呈现先上升后下降的趋势，当SiC含量在50wt％时，试样的抗弯强度和断裂韧性最大，达到358.68 MPa和3.34。

关键词：SiC AlN 无压烧结 烧结性能 力学性能

Abstract

Composite ceramic material due to its excellent thermal and mechanical properties and is widely used in energy, aerospace, machinery, automobile, electronics and other fields . SiC and AlN have excellent mechanical properties, high thermal conductivity, have been widely used in the field of high-temperature structural materials.About the mechanical properties of SiC-AlN composite ceramic materials, high temperature oxidation resistance, home and abroad have carried out more research. SiC is a high performance broadband microwave attenuating agent. But the research found that AlN-SiC composite materials, with increasing SiC content, but because of the increasing amount of attenuation of the second phase of the introduction will reduce its density and thermal performance.

This article was prepared by pressureless sintered SiC-AlN composite materials, by testing the relative density and porosity as well as flexural strength and fracture toughness testing the effects of SiC content on sintering and mechanical properties of composite materials.

In the SiC-AlN composite material systems, to Y2O3-BaO-SiO2 as sintering aids complex series of SiC-AlN Composites were prepared under a nitrogen atmosphere no-pressure sintering process. Pressureless sintering at 1850 ℃ insulation 1h, sintering aid content at 10wt%, with the increase of SiC content, the sintering properties of samples was increased and then decreased after the first, when the content of 50wt% SiC, the minimum porosity 0.2%; thermal conductivity and mechanical properties of SiC-AlN composite materials have shown a downward trend after the first rise, when the SiC content 50wt%, the flexural strength and fracture toughness test reached a maximum of 358.68 MPa and 3.34 .

Key Words: SiC;AlN; Pressureless sintering; Sintering Properties; Mechanical Properties

第一章 绪论

1.1引言

随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术、汽车工业等的发展，对材料的要求越来越苛刻，迫切需要开发出各种新型的高性能结构材料。SiC 陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、 硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。SiC陶瓷与其它一些高温结构陶瓷的物理性能见表 ，被广泛应用于精密轴承、密封件、气轮机转子、喷嘴、热交换器部件及原子核反应堆材料等[1]。

复相陶瓷材料由于其优异的热学、力学性能而广泛应用于能源、航空航天、机械、汽车、电子等领域。碳化硅复相陶瓷的研究已成为改进碳化硅结构陶瓷材料的机械性能的重要手段之一,并已取得了一些进展,例如:SiC-TiC、SiC-Al₂O₃、SiC-TiB₂等.对于复相陶瓷而言,两种或多种单相材料的复合其接合 性能直接影响材料的宏观机械性能.而接合性能一般来讲与被选用 的单相物质各自的结晶学、电子学、力学、热力学和热机械性能等因 素密切相关。碳化硅（SiC）和氮化铝(AlN)材料的物理性能在某些方 面有许多相似之处,7 0年代末culetr等人的研究结果表明了SiC和AlN在1800~2100℃的温度范围内能够形成良好的固溶体,从此SiC-AlN复相系统受到人们的广泛关注。

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