多种廉价非金属资源原位合成O#39;-SialonSiC 复合材料.pdfVIP

第34卷 增刊l l 稀有金属材料与工程 v01．34，Suppl 2005年 6月 RARBMFIALMArER哺LSANDENG删EE刚NG JllTle2005 复目1卅个叶复合材料 王体壮，徐利华，连芳，徐斌，夏雯，周 园 (北京科技大学无机非金属材料系，北京100083) 摘要：对碳热还原氮化合成D‘siaion，SiC复台材料进行热力学分析，以我国山西大同土、湖南陶士和长江沙等区域 性非金属资源为对象，设计技术路线并进行烧结合成。结果表明当温度达1723K并继续升温时，sic相含量增加而D 相含量降低；而在1773 具有一定长径比的sialon柱晶与细小sic颗粒均匀分布。原位烧结中晶粒生K机制符合金斯特林格动力方程，温葭是 控制传质的主要因素。 关键词：siaIon{sic；原位台成；廉价非金属资源 中圈法分类号：1Q333 文献标识码：A 文章编号：l002一185x(2005)sl-0363．04 以I¨西大同土、湖南华容县陶土以及湖南华容县眭江 1 引 言 沙等天然廉价原料为对象，采用cRN法原位制备 sialon陶瓷基复合材料以其优越的综合性能引起o：sialon／sic材料。为该技术产业化奠定基础。 国内外广泛关注。近年来，尤其在关键技术和性能开 2反应合成的热力学分析 发上取得长足进步，如卢．sialon／sic材料已取得了一 根据cRN合成反应的基本原理∞】，一般生坯中 定的社会和经济效益m]。D二sialon，化学式为 si2。Al，仇+1N2如=0～O．4)，是sialon族中具有晟佳抗 氧化性能的一类，但韧性和强度的不足大大限制其在 到1573K的过程中，所发生的反应主要为：二氧化硅 生产中的应用。而siC具有增韧补强及热稳定性好等 相变如1143K时转化为高温磷石英，】573K以上生 特性，已被用作0·sjalon的增强相【3~”。但目前的有成高温方石英：高岭土中的高岭石相在843K左右时 关研究大多集中在多相机械混合的水平，而对其原位 脱水为偏高岭石，1253K时A1．si尖晶石化，并分解 台成研究较少。由于单相D二sialon和单相sic在同’出无定形二氧化硅，升温到1473K以上时尖品石转化 温度下烧结性能相差很大，难以同时达到致密，这与 为莫来石，无定形二氧化硅生成高温方石英。此时体 2种材料的本征物理性能失配有关。而原位合成技术 系中存在方石英、莫来石、碳和其他中间相。当温度 能使复合材料中增强相与基体达到极其细微尺度的分 达到1673K时体系中可能主要存在以下反应以及各 散，这样可使其复合结构的界面具有起好相容性和热 个反应所对应的Gibbs自由能表达式‘9舯】： 力学稳定性。同时使制各过程更为简化，可有效地降 si02+c=siO(g)+cO(g) (1) 低材料生产的成本。 365l △，Gl=720．15一o GLeeI6】首次采用碳 +Jg(pco／p”W 自30年前，美国犹他大学J 热还原氮化法(cRN)直接从粘土类矿物中制备出 SiO(g)+2C=Sic+CO(g) (2) sialon材料，为原位合成sialon材料开辟新的产业化 途径，此后各国学者相