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碳化硅材料具有高温强度大、热导率大、热膨胀系数小、抗热震性好等优异性能,但由于其自扩散系数低、烧结温度高、作为非氧化物极易被氧化,碳化硅制品应用受到极大限制。采用特色烧结方法、在碳化硅中添加烧结助剂或第二相是解决以上问题的最佳途径。本课题以反应烧结氮化物结合碳化硅材料的工艺原理为基础,提出反应烧结Al2O3/Si C复合材料的新方法,旨在制备出烧结温度低、综合性能好的反应烧结Al2O3/Si C复合材料,这将对Si C制品的推广和应用具有重大意义。实验首先以硅微粉、超细铝粉和不同碳源为原料,采用埋石墨法成功原位合成α-Al2O3/Si C复相陶瓷材料。利用DSC、XRD和SEM等测试方法研究各反应参数对Si O2﹣Al﹣C体系反应过程的影响,结果表明:摩尔比n(Si O2):n(Al):n(C)=3:4:4、炭黑为碳源、成型压力≥10 Mpa、合成温度、保温时间分别为1450℃、3 h时,Si O2﹣Al﹣C体系反应充分完成;产物结构为纤维状Si C晶须包覆颗粒状α-Al2O3,大部分颗粒粒径在1μm左右,物相分散均匀、结合紧密;复相陶瓷开口气孔率为13.39%,体积密度为3.12 g/cm3,抗弯强度为172.4 MPa。然后将不同粒度Si C、硅微粉、超细铝粉和炭黑混合压坯,采用埋石墨法在1450℃、3 h下制备出反应烧结Al2O3/Si C复合材料。该复合材料由Si C和α-Al2O3组成,Si C粗、中颗粒构成骨架,Si C细粉、Si O2﹣Al﹣C体系反应生成的Si C、α-Al2O3作为结合相,紧密的填充于骨架空隙中。通过正交试验方法研究颗粒级配和Al2O3含量对复合材料性能的影响,结果发现:Si C粗颗粒、Si C中颗粒、细颗粒、Al2O3含量的质量比为6:2:3:1时,复合材料综合性能最佳:开口气孔率为15.39%,体积密度为2.71 g/cm3,抗弯强度为70 MPa,1200℃下一次热震后的抗弯强度为93.1 MPa,1350℃下、2 h后氧化度为0.153%。复合材料断裂方式:沿晶断裂为主,沿晶和穿晶断裂方式共存。最后,最优工艺下制备的样品进行抗氧化性和抗热震性测试。1200℃下水淬,随着热震循环次数增加,复合材料抗弯强度先增加后降低最终趋于平衡。1350℃空气介质中,复合材料单位质量增重与氧化时间的关系符合抛物线规律,试样经20 h氧化处理后,增重为0.72 mg/cm2。