β→α 固态化SiC陶的相位转换和性能与TAC添加

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 陶工程 陶工程
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 碳化 (SiC) 是一种重要的陶材料,以其高硬度和热稳定性而闻名.
• 提高SiC的机械性能,如强度和断裂性,对于先进的应用至关重要.
• 在现场添加二级阶段是一个常见的策略,以量身定制陶微观结构和特性.

研究的目的:

• 用于制造基于SiC的密复合陶,在现场添加坦碳化物 (TaC).
• 研究TAC添加对SiC微观结构,粒度增长和机械性能的影响.
• 了解SiC-TaC复合材料中微观结构和增强机械性能之间的关系.

主要方法:

• 使用固态火花等离子体烧结 (SPS) 制造SiC-TaC复合陶.
• 使用商用β-碳化物 (β-SiC) 和碳化物 (TaC) 粉末.
• 使用电子逆分散衍射 (EBSD) 描述了微观结构和粒度边界.

主要成果:

• 增加的TaC含量将α-碳化物 (α-SiC) 阶段的误导角度转移到较小的范围,表明颗粒生长受到抑制.
• SiC-20体积%的TaC (ST-4) 复合物表现出低β→α的转化,这表明新核化的α-SiC在转移稳定的β-SiC粒中具有微观结构.
• 该ST-4复合材料实现了高相对密度 (98.0%),具有出色的机械性能:曲强度 (708.8MPa),断裂性 (8.3MPa·m^1/2),弹性模量 (384.9GPa) 和维克尔硬度 (17.5GPa).

结论:

• 在现场添加TaC有效地通过钉钉应力抑制SiC基复合材料中的α-SiC颗粒生长.
• SiC-20体积% TaC复合物的独特微观结构是导致观察到的强度和断裂性的改善的原因.
• 火花等离子烧结是一种有效的方法,用于生产具有优越机械特性的高密度SiC-TaC复合材料.