1、本文在回顧了碳化硅陶瓷及納米復合陶瓷的研究現狀的基礎上,設計了以納米SiC為基體相、納米TiN、SiC晶須為增強相的納米復合碳化硅陶瓷體系,研究了納米SiC、SiC晶須和在TiN水介質中的分散行為,確定了其穩(wěn)定分散條件;結合溶膠一凝膠法引入燒結助劑YAG溶膠,制備水基納米復合料漿,并借助噴霧造粒得到了流動性和成型性優(yōu)越的SiC納米復合粉體;采用二步成型及無壓液相燒結技術制備了SiC納米復合陶瓷,分析了陶瓷燒結特性、力學性能、物相組成及顯

2、微結構,探討了納米TiN和SiC晶須的強化增韌機理。主要研究內容及結論如下:
　　 (1)納米SiC、SiC晶須和TiN在水中的分散行為
　　 隨著pH值的增大,納米SiC、SiC晶須和TiN的表面帶正電荷轉為負電荷。納米SiC在pH=3-7范圍內具有較好分散性。納米SiC晶須在整個pH值范圍內分散穩(wěn)定性都很差。陽離子分散劑TMAH對納米TiN可以起到很好的分散效果,但是對納米SiC、SiC晶須均起不到提高作用。非離子型

3、分散劑PEG2000對納米SiC晶須有一定的分散效果,但是對納米SiC粉體不起作用。陰離子型分散劑六偏磷酸鈉可以使這三種粉體達到很好的分散效果。綜合而言,六偏磷酸鈉加入量為0.4mg/ml時能使三種粉體分散狀態(tài)達到最優(yōu),該狀態(tài)下SiC晶須表面的Zeta電位絕對值從4my提高到55mv以上,三種粉體24h后的相對沉降高度均達到92％以上。
　　 (2)納米SiC復合料漿及噴霧造粒粉特性
　　 采用溶膠-凝膠法引入燒結助劑Y

4、AG,結合納米復合粒子的分散改性,制備出穩(wěn)定的納米SiC復合料漿,復合料漿顯示剪切變稀的特性;隨著固含量的增大,納米復合料漿的粘度和剪切應力呈現增大趨勢;分散性能得到改善。固含量為20％的料漿粘度和剪切應力值都較小,分散性能較好,適用于噴霧干燥。經噴霧造粒后,造粒粉的松裝密度相對初始粉體提高了65％-120％,休止角介于27-32°之間,相比噴霧造粒前降低了10-15°,粉體的流動性能明顯提高。二步成型后,素坯相對密度介于55％-59％

5、之間,是較為理想的SiC素坯密度。
　　 (3)SiC納米復合陶瓷的制備
　　 隨著燒結溫度的升高,納米復合陶瓷的燒結致密度呈現先升高后降低的趨勢,抗折強度、硬度和斷裂韌性等力學性能均先增大后減小;在1750℃的燒結溫度下,試樣獲得最佳的燒結性能和力學強度。納米增強相組成不同,其影響也不相同,在1750℃的燒結溫度下,除添加10％TIN增強相試樣的致密度較差外,其它試樣的致密度均在94％以上;添加5％TiN試樣的抗彎強度

6、最高,添加5％TiN與5％SiCw試樣的硬度和斷裂韌性最高。綜合而言,1750℃燒結溫度下、添加5％TIN與5％SiCw條件下,試樣的綜合性能較好,其致密度為94.3％,折強度達到了484.2MPa,硬度為18.95GPa,斷裂韌性為7.84MPa·m1/2。
　　 在燒結過程中,納米TiN能與SiC發(fā)生反應生成TiC和AlN;1750℃燒結后陶瓷晶粒尺寸在200-400nm之間。納米增強相的添加抑制晶粒的長大,并產生晶界強化、