碳化硅陶瓷作为高技术陶瓷材料在工业中的 应用日益广泛。随着异型碳化硅陶瓷部件的需求 量的增长， 其高硬度、 难加工的问题越来越突出。 为此， 一种能成型近净尺寸的复杂形状且具有足 够强度以进行机械加工的坯体的凝胶注模成型技

  杨金龙对碳化硅陶瓷的凝胶注模成型技术作了研 究并取得了初步成果。但是， 人们在研究中发现， 利用原有的烧结添加剂系统， 如 /0$ ’! ， (/9 等在 烧结过程中收缩较大， 变形严重， 给凝胶注模成型

  本工作试图选择与 ,-. 反应较弱的 %&$ ’! 和 同时添加适量的 /0$ ’! 作为烧结 ($ ’! 作添加剂， 助剂， 探索制造烧结收缩率低、 性能较好的碳化硅 陶瓷， 以便使碳化硅陶瓷凝胶注模成型技术更加 符合实际使用的要求。 !# 助烧剂组成对烧结性能的影响 由图 所示的实验结果可看出在 /0$ ’! 摩尔 分数小于 $: 时， 烧结过程中没有失重现象甚至 有增 重， 在 /0$ ’! 的 摩 尔 分 数 为 : 时， 增重达 这被认为与以下烧结过程中发生的反应有 *: ， 关：

  碳化硅陶瓷所具有的强的共价键决定了碳化 硅陶瓷具有高弹性模量、 高强度、 高硬度、 高热导、 低热膨胀、 高抗热震性、 耐磨损和耐腐蚀等一系列 优良性能。碳化硅陶瓷所具备的优良性能使其在 机械、 化工、 能源、 军工等使用环境苛刻的应用领

  图 % 是烧结体抗弯强度与 !# $% 含量的关系 曲线。从图中能够准确的看出强度的趋势与致密度的变 化趋势是一致的。在烧结体致密度最大时 （ !# $% 的摩尔分数为 03A ） ， 同时具有最高的强度。图 0 作添 是以 !# $% B /# $% B -.# $% C 0： 6 #： 06（ D 摩尔） 加剂液相量为 1A （质量分数） 的 ()* 陶瓷坯体在 D134 下烧结 E 后的断口形貌。从图中可以看 出其断裂模式为典型的沿晶断裂。从图 % 所示的 曲线中能够准确的看出， 当 !# $% 摩尔分数大于 03A 时， 使液相与 ()* 颗粒 !# $% 的增加提高了液相活性， D2

  （天津大学材料学院高温结构陶瓷加工技术教育部重点实验室， 天津 !#$）

  研究发现： 该添加剂系统能有效地降低碳化硅陶瓷的烧结温度， /0$ ’! 的引入提高了液相与碳化硅颗粒 的反应性， 增 加 了 液 相 对 碳 化 硅 颗 粒 的 润 湿 性， 从 而 对 促 进 碳 化 硅 的 烧 结 十 分 有 利。烧 结 温 度 为 时烧结的碳化硅陶瓷具有最佳性能。 123 ， /0$ ’! ： %&$ ’! ： ($ ’! ) *： *41： 5（ $ 摩尔）

  作者简介： 武卫兵 （7#* 8 ） ， 男， 硕士研究生 4 主要从事无机非金属材料的研究 4

  ［0］ 温度越高， 反应越剧烈 。这时， 埋料中的 !# $% 以及坯体添加剂中的 !# $% 都会与 ()* 反应生成

  ()$ 和 *$ 气体。当添加剂中不含 !# $% 或 !# $% ， 含量很少时， 埋料反应产生的气体浓度超过坯体 中气体的浓度， 产生的气体就会渗透到坯体中发 生式 （%） 和式 （ 0） 所示的反应， 故烧结过程中坯体 重量反而增重。而当添加剂中的 !# $% 含量较大 时， 坯体中 !# $% 与 ()* 反应产生的气体就会因为 浓度高而挥发出来， 造成坯体失重。这说明烧结 而 中造成失重的主要原因是 !# $% 与 ()* 的反应， /# $% 和 -.# $% 与 ()* 的反应较弱。这一点也与 56 他们 78.9:; 等人 在实验中得出的结论相一致， 认为在高温下 !# $% 与 ()* 反 应， 而 -.# $% ， /# $% 与 ()* 的反应很弱， 可忽略不计。由此可以得出， 而在埋料中可适当增 !# $% 在助剂中不宜太多， 加， 对拟制挥发失重有利。

  图 # 是 !# $% 在添加剂中的含量与烧结体线 收缩率和致密度的关系曲线。从图中能够准确的看出： 万方数据

  研究工作快报 与其它 !# 添加剂系统相比， 降低了烧结温度， 减 少了烧结过程中的失重和烧结收缩率， 更加适用 于凝胶注模成型工艺成型的 !# 坯体的烧结。 （） 液相中加入一定量的 $%& ’( 可提高液相 的活性和液相与 !# 颗粒的润湿性， 促进了致密 化， 提高了碳化硅陶瓷的强度。 （!） 改变液相的化学成分能改变液相性质， 选择正真适合的组成可以制得性能较好的 !# 陶瓷。 （ 摩尔） ， 液相量 当 $%& ’( ： ) 4 5： 64 & 12& ’( ： 0& ’( 3 )： 为 6/ （质量分数） 时， 在 65/*, 下， 可获得收缩 率低、 致密度较好和强度较高的 !# 陶瓷。 参考文献

  研究工作快报 随着 !# $% 含量的增加， 首先是收缩率增大， 致密 度增加， 随后当 !# $% 含量继续增加时， 尽管坯体 继续收缩， 而致密度却逐步下降。这说明， 添加剂 中加入一定量的 !# $% 能更加进一步降低液相生成 温度， 促进液相生成， 同时又提高了液相与 ()* 的 反应活性以及液相对 ()* 颗粒的润湿性， 促进了

  使液相与 !# 颗粒的反应性和润湿性增加， 从而 提高了二相的结合强度， 使烧结体的强度增加。 而当 $%& ’( 摩尔分数大于 )* 时， 坯体中的残留 气孔使烧结体内的缺陷增加， 强度降低。