納米陶瓷性能探究

1、納米陶瓷性能探究兩步燒結對燒結性能的影響(1)第一步燒結溫度對燒結性能的影響本部分是研究在第二步燒結溫度為1850°c，保溫時間 為60min,第一步燒結溫度分別升至1900°c和1850°c保溫 15min,對sic/納米sib6陶瓷燒結性能的影響。圖1為第一 步燒結溫度對sic/納米sib6陶瓷線收縮率、相對密度及失 重率影響的關系曲線。從圖中可以看出，對所有試樣而言， 隨著第一步燒結溫度升高50°c,失重率均有所提高，達%左 右；這可能是由于陶瓷中熔點相對較低的相隨溫度的升高， 揮發(fā)量增大所致。而從線收縮率和相對密度的曲線來看，提 高第步的燒結溫度

2、，使得添加納米sib6顆粒的試樣線收 縮率和相對密度均有所增大，而對于未添加納米顆粒的對照 樣s0而言，卻使得線收縮率和相對密度均有所下降。究其 原因，當溫度直接升高到1900°c, so還未來得及排除內(nèi)部 的氣孔而陶瓷已經(jīng)開始燒結，盡管顆粒會發(fā)生移動，但是已 燒結的部分形成個骨架，在第二步燒結溫度降至1850°c 時，活化能降低，使得進一步致密變得困難。而添加納米sib6 顆粒的試樣在第一步溫度升高到190(tc后，整個陶瓷基體獲 得了較高的活化能，顆粒擴散迅速，盡管在保溫15min后立 即降至1850°c,微米sic等顆?；钚越档停{米sib6顆 粒由于其顆

3、粒粒徑較小，在較低的溫度下依然可以保持較高 的活性，迅速地擴散，使得基體可以繼續(xù)收縮、燒結，所以, 隨著納米s1b6顆粒添加量的增加，線收縮率逐漸提高，從 而使得相對密度也有所增加。兩者增加的比例不是完全對 應，是由于相對密度不僅與線收縮率有關，還涉及到整體的 收縮以及失重率等其他方面的一些因素。（2）第二步燒結溫度對燒結性能的影響本部分是研究在第步燒結溫度為1900°c,保溫吋間 為15min,第二步燒結溫度分別保持1900°c和降至1850°c保 溫60min,對sic/納米sib6陶瓷燒結性能的影響。圖2即 為第二步燒結溫度與sic/納米sib6陶瓷線收縮率

4、、相對密 度及失重率的關系曲線。從圖中可以看出，在保持總燒結時 間為75min,第二步燒結溫度提高50°c的情況下，失重率略 微增加，但不明顯，說明陶瓷中需揮發(fā)的物質在前15min已 經(jīng)分解消失；而空白對照樣s0和添加納米s1b6顆粒的試樣 在線收縮率和相對密度的變化趨勢上乂一次呈反向。隨著第 二步燒結溫度的升高，s0的線收縮率和相對密度均有明顯的 增加，而添加納米sib6顆粒的試樣卻有所下降。這可能是 由于在高溫下s0具有較高的擴散速率，繼續(xù)燒結收縮致密, 而添加納米顆粒的試樣由于納米顆粒在高溫下保持較長時 間后揮發(fā)分解量較大，形成大量的空洞，因此，線收縮率下 降，從而相對密度相應

5、地降低。兩步燒結對力學性能的影響(1) 第一步燒結溫度對力學性能的影響圖3為將sic/納米sib6復合陶瓷升至1900°c保溫 15min,再降溫至1850°c保溫60min后，與直接在1850°c燒 結75min的試樣相比的抗彎強度和維氏硬度的結果。從圖屮 可以看出，對抗彎強度而言，前15min的燒結溫度對空白樣 造成了較大的影響，升高溫度使其抗彎強度降低了 200mpa 左右，維氏硬度降低了約；添加納米sib6顆粒的試樣除sb5 的維氏硬度由于第一步燒結溫度的提高而增加了約之外，其 他試樣均無明顯變化。這可能是市于添加納米sib6顆粒后, 由于sib6熔點較高

6、，所需擴散和移動的能壘較高，盡管在 1950°c燒結15min,但是不足以在很大程度上改變基體的燒 結狀態(tài)，因此對其抗彎強度和維氏硬度影響不大。(2) 第二步燒結溫度對力學性能的影響圖4示出了第二步燒結溫度對sic/納米sib6陶瓷抗彎 強度、維氏硬度的影響。與第一步燒結溫度較短的15min相 比，改變第二步60min的燒結溫度對所有樣品的抗彎強度和 維氏硬度影響較大。總體而言，隨著第二步燒結溫度由 1850°c升至1900°c,所有試樣的抗彎強度和維氏硬度均有所 增大。然而，兩種燒結工藝下抗彎強度的變化規(guī)律有一定的 差異。當?shù)诙綗Y溫度依然保持在1900°c時，抗彎強度隨 著納米sib6含量的增加而降低，s0的抗彎強度最高，為 368mpa；而第二步燒結溫度降低50°c,抗彎強度呈先增大后 減小的趨勢，整體強度偏低，在150250mpa之間。維氏硬 度隨著第二步燒結溫度的提高而有