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| 注凝成型法制备氮化硅基复合陶瓷增韧的研究 摘要 现存的很多发动机,如蒸汽机、汽轮机以及内燃机,很多都是由金属材料制成的,虽然金属材料制作成的发动机,在一定程度上可以满足现在工业的需求,但是,金属材料的存储量毕竟是有限的,特别是近几年来,我国铁矿石含量的减少,已经越来越依赖国外的进口,原料的进口严重限制了金属材料的快速发展,人们不得不考虑新的材料来代替金属材料。另一方面,随着社会的进步和科学技术的发展,人们对材料的使用条件和使用环境的要求也越来越严格化,特别是在航空航天和核反应堆方面,希望材料能够具有较好的高温力学性能和高温抗蠕变特性,而金属材料长期使用的温度上限为900-1000℃,当温度更高时,即使是难熔的镍、钻等金属材料,也不能抗氧化或者抗蠕变。而陶瓷材料,特别是氮化硅复合陶瓷材料,机械强度高,而且其强度可以一直维持到1200℃不下降抗热震性好,从室温到1000℃的热冲击不会开裂化学稳定性好,几乎可以耐一切的无机酸和很多有机物质的侵蚀。 氮化硅陶瓷材料尽管具有突出的优点，但较低的韧性使其应用受到很大限制。其断裂过程在瞬间完成，断裂前没有任何征兆，即没有金属材料断裂前明显的屈服和流变现象。这是因为，陶瓷材料不像金属材料那样多具有可滑移的位错系统，当外加能量超过一定的限度时，即在陶瓷体内形成新的裂纹表面，因而裂纹的扩展极其迅速，往往在瞬间就能使材料遭到灾难性破坏。为了克服氮化硅复合陶瓷的脆性,科学家们做了大量的研究,他们对氮化硅复合陶瓷制造的全过程,从粉末的合成、添加剂的选择、成型的方式以及烧结的工艺方面等,均进行了详尽的研究。而本文采用注凝成型法制备氮化硅陶瓷生坯，并通过添加增韧第二相来提高氮化硅陶瓷的韧性。 本此研究的主要内容包括以下几个方面： （1）制备出高固相含量、低粘度的稳定氮化硅陶瓷悬浮液。研究了氮化硅粉末预处理、pH值、分散剂含量、球磨时间和固相含量等工艺参数对陶瓷悬浮液粘度的影响，优化注凝成型工艺。 （2）在氮化硅陶瓷基体中添加不同含量的ZrO2，研究了ZrO2相变增韧对氮化硅复合材料致密度、抗弯强度、断裂韧性和断口形貌的影响。同时研究了不同烧结温度下ZrO2/Si3N4复合陶瓷的致密度、抗弯强度、断裂韧性和断口形貌的变化。 （3）在氮化硅陶瓷基体中添加不同含量的NbC，研究了NbC颗粒弥散增韧对氮化硅复合材料致密度、抗弯强度、断裂韧性和断口形貌的影响。同时研究了不同烧结温度下NbC/Si3N4复合陶瓷的致密度、抗弯强度、断裂韧性和断口形貌的变化。 （4）研究了两种增韧方式同时作用于氮化硅复合材料时，对陶瓷致密度、抗弯强度、断裂韧性和断口形貌的影响。 |
