納米陶瓷性能探究

1、納米陶瓷性能探究?jī)刹綗Y(jié)對(duì)燒結(jié)性能的影響(1)第一步燒結(jié)溫度對(duì)燒結(jié)性能的影響本部分是研究在第二步燒結(jié)溫度為1850°c，保溫時(shí)間 為60min,第一步燒結(jié)溫度分別升至1900°c和1850°c保溫 15min,對(duì)sic/納米sib6陶瓷燒結(jié)性能的影響。圖1為第一 步燒結(jié)溫度對(duì)sic/納米sib6陶瓷線收縮率、相對(duì)密度及失 重率影響的關(guān)系曲線。從圖中可以看出，對(duì)所有試樣而言， 隨著第一步燒結(jié)溫度升高50°c,失重率均有所提高，達(dá)%左 右；這可能是由于陶瓷中熔點(diǎn)相對(duì)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(duì)密度的曲線來看，提 高第步的燒結(jié)溫度

2、，使得添加納米sib6顆粒的試樣線收 縮率和相對(duì)密度均有所增大，而對(duì)于未添加納米顆粒的對(duì)照 樣s0而言，卻使得線收縮率和相對(duì)密度均有所下降。究其 原因，當(dāng)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(jié)，盡管顆粒會(huì)發(fā)生移動(dòng)，但是已 燒結(jié)的部分形成個(gè)骨架，在第二步燒結(jié)溫度降至1850°c 時(shí)，活化能降低，使得進(jìn)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(gè)陶瓷基體獲 得了較高的活化能，顆粒擴(kuò)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?cái)U(kuò)散，使得基體可以繼續(xù)收縮、燒結(jié)，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(duì)密度也有所增加。兩者增加的比例不是完全對(duì) 應(yīng)，是由于相對(duì)密度不僅與線收縮率有關(guān)，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(jié)溫度對(duì)燒結(jié)性能的影響本部分是研究在第步燒結(jié)溫度為1900°c,保溫吋間 為15min,第二步燒結(jié)溫度分別保持1900°c和降至1850°c保 溫60min,對(duì)sic/納米sib6陶瓷燒結(jié)性能的影響。圖2即 為第二步燒結(jié)溫度與sic/納米sib6陶瓷線收縮率

4、、相對(duì)密 度及失重率的關(guān)系曲線。從圖中可以看出，在保持總燒結(jié)時(shí) 間為75min,第二步燒結(jié)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(zhì)在前15min已 經(jīng)分解消失；而空白對(duì)照樣s0和添加納米s1b6顆粒的試樣 在線收縮率和相對(duì)密度的變化趨勢(shì)上乂一次呈反向。隨著第 二步燒結(jié)溫度的升高，s0的線收縮率和相對(duì)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(kuò)散速率，繼續(xù)燒結(jié)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(zhǎng)時(shí) 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(duì)密度相應(yīng)

5、地降低。兩步燒結(jié)對(duì)力學(xué)性能的影響(1) 第一步燒結(jié)溫度對(duì)力學(xué)性能的影響圖3為將sic/納米sib6復(fù)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(jié)75min的試樣相比的抗彎強(qiáng)度和維氏硬度的結(jié)果。從圖屮 可以看出，對(duì)抗彎強(qiáng)度而言，前15min的燒結(jié)溫度對(duì)空白樣 造成了較大的影響，升高溫度使其抗彎強(qiáng)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(jié)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(diǎn)較高

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