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1、氮化硅添加對定向梯度多孔碳化硅陶瓷制備的影響#劉波波，楊建鋒**51015202530（金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安交通大學(xué)，西安，710049）摘要：利用高溫重結(jié)晶工藝以氮化硅做造孔劑成功制得定向梯度多孔碳化硅陶瓷，研究Si3N4添加量對定向多孔碳化硅陶瓷組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明通過添加Si3N4獲得的多孔碳化硅陶瓷具有氣孔率高、從底部到頂部的孔徑尺寸和孔密度連續(xù)梯度分布、氣孔定向排列的特點(diǎn)。隨著Si3N4含量增加，燒失率逐漸增大、多孔碳化硅陶瓷中顆粒趨于圓潤、孔隙也逐漸減小、顆粒之間的連接更加緊密。X衍射分析表明
2、，形成的碳化硅晶體為α-SiC（6H）晶體。隨氮化硅含量從0%增加到15%，多孔碳化硅陶瓷的總氣孔率從38.7%增加到45.1.%，而強(qiáng)度則從38.2MPa降低到33.1MPa。關(guān)鍵詞：碳化硅；多孔陶瓷；高溫再結(jié)晶中圖分類號(hào)：V254.2EffectofNitrideadditionondirectionalgradientporoussiliconcarbideceramicsLIUBobo,YANGJianfeng(StateKeyLaboratoryforMechanicalBehaviorofMaterials,Xi’anJ
3、iaotongUniversity,Xi’an,710049)Abstract:ThedirectionalSiCporousceramicsbythehigh-temperaturerecrystallizationprocessusingsiliconnitrideasporeformationagent.AndtheeffectofSi3N4ondirectionalmicrostructureandperformanceofporoussiliconcarbideceramicwasexaminedbyXRD,SEManal
4、ysis.Theresultsshowedthattheobtainedsiliconcarbideceramichadhighporosity,continuousgradientdistributionofporesizeandporedensityfromthebottomtothetop,indicatedthecharacteristicsofalignedholesbytheaddingSi3N4.WiththeSi3N4contentincreased,therateofweightlossincreased,andt
5、hesiliconcarbideparticlestendtobecomerounded,poresizealsodecreases,theconnectionbetweentheparticlesbecamemorestrong.X-raydiffractionanalysisshowedthediffractionpeakofthesiliconnitridecrystalofα-SiC(6H).WiththeSi3N4contentincreasesfrom0%to15%,totalporosityincreasefrom38
6、.7%to45.1%withtheincreasedsiliconnitridecontent,andstrengthdecreasedfrom38.2MPato33.1MPa.Keywords:SiC;Porousceramics;Hightemperaturerecrystallization0引言梯度材料是一種在結(jié)構(gòu)、成分或者結(jié)構(gòu)和成分兩者都同時(shí)發(fā)生梯度過渡變化的工程材35料[1-3]，梯度多孔碳化硅陶瓷是典型的梯度材料，具有優(yōu)異的性能，如高硬度、好的高溫強(qiáng)度、優(yōu)異的高溫抗氧化性、穩(wěn)定的化學(xué)性能及低的熱膨脹系數(shù)等，被廣泛
7、應(yīng)用于裝甲材料、生物醫(yī)學(xué)材料、梯度過濾材料及表面功能覆蓋材料等方面[4-8]。梯度多孔陶瓷相比普通均勻多孔陶瓷具有高的過濾效率和較小的氣、液體通過時(shí)的壓降及較高的陶瓷強(qiáng)度，尤其是具有定向孔結(jié)構(gòu)的梯度多孔陶瓷，過濾效率更高，還具有良好機(jī)械強(qiáng)度，因此定向孔結(jié)構(gòu)的梯度40多孔陶瓷備受人們的關(guān)注和研究[9,10]?；痦?xiàng)目：國家教育部博士點(diǎn)專項(xiàng)基金（項(xiàng)目編號(hào)：20100201110036），國家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：51272205,51072157）作者簡介：劉波波（1983-），男，博士生，主要研究方向：PVT制備高致密SiC的研究
8、通信聯(lián)系人：1965-，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：氮化硅多孔陶瓷.E-mail:yang155@mail.xjtu.edu.cn-1-目前，在制備多孔碳化硅陶瓷得到廣泛應(yīng)用的造孔劑、發(fā)泡劑主要有鋸末、碳粉、石墨、淀粉、糊精
