天然高嶺土碳熱還原制備Al-,2-O-,3--SiC復相陶瓷.pdf

1、陶瓷復合材料具有較高的強度和硬度特性，是復合材料的典型代表之一。氧化鋁陶瓷以其耐高溫、抗氧化、耐磨損等優(yōu)良特性，成為當今世界上應用最廣的陶瓷材料之一。原位合成具有簡化工藝、降低原材料成本及實現(xiàn)特殊顯微結構設計和獲得特殊材料性能，已成為制備復合材料的主要技術。 本研究探索了一條低成本合成高性能Al2O3/SiC復合材料的新途徑，以天然礦物高嶺土和碳為主要原料，采用原位碳熱還原合成技術，合成制備了Al2O3/SiC復相陶瓷粉末，進一

2、步采用熱壓燒結技術，高溫燒結了Al2O3/SiC復合材料。避免了顆粒的界面污染，改善了界面的結合性，獲得了性能優(yōu)良的Al2O3/SiC復合材料。對反應的熱力學過程進行了理論分析，探討了合成Al2O3/SiC的反應動力學過程，對合成的復合材料進行了性能測試和微觀結構分析。通過對反應過程的熱力學理論計算，分析了反應能進行的方程式，理論計算了高嶺土和碳反應最終的產物物相。結合差熱分析，分析了在Al2O3/SiC反應合成系統(tǒng)中各反應發(fā)生的理論溫

3、度。X射線衍射物相分析，分析了高嶺土碳熱還原合成Al2O3/SiC的熱力學機理。通過對不同碳源和在不同溫度的反應產物的X射線衍射分析，初步分析了反應過程中不同碳源和溫度對合成粉末的影響。探索了合成Al2O3/SiC復相陶瓷粉末的最佳溫度和最佳碳源。分析結果表明高嶺土和活性碳在1550℃合成制備的復相陶瓷粉末結構性能最優(yōu)。通過對Al2O3/SiC系統(tǒng)的熱力學計算，該系統(tǒng)熱力學上最穩(wěn)定的化合物是Al2O3、SiC。Al2O3/SiC復相陶瓷

4、粉末的反應形成機理是：首先，高嶺土加熱分解生成Al2O3和SiO2；然后，C與SiO2反應，把氧一步一步還原出來，直至生成SiC。通過對Al2O3/SiC復相陶瓷粉末在熱壓燒結過程中的分析，探索了Al2O3/SiC復相陶瓷粉末燒結的最佳溫度和較好的燒結助劑。結果發(fā)現(xiàn)，在1750℃和氧化釔、碳化硼燒結助劑下，得到了結構性能較好的復合材料。 采用現(xiàn)代測試技術，研究了產物的物相組成，微觀結構，力學性能。添加劑的加入，改善了材料的結構和