通过电凝固获得的SiC-VC系统的微结构和机械性能的改进
Vyacheslav Ivzhenko1, Edvin Hevorkian2,3, Miroslaw Rucki4
1V. Bakul Institute for Superhard Materials of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2 Avtozavodska St., 04074 Kyiv, Ukraine.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 27, 2025
概括
将碳化 (VC) 添加到碳化 (SiC) 复合材料中,可显著降低孔隙性,增强硬度和断裂性等机械性能. 优化的火花等离子烧结 (SPS) 是这些先进材料的关键.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 陶工程 陶工程
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 碳化 (SiC) 是一种关键的陶材料,其性和柔性固有的局限性.
- 碳化瓦纳 (VC) 作为强化阶段被探索以改善SiC的特性.
- 火花等离子烧结 (SPS) 为先进的陶提供了快速密集.
研究的目的:
- 研究加碳化瓦纳 (VC) 对SiC-VC复合材料物理和机械性能的影响.
- 为优化用于SiC-VC复合材料制造的火花等离子体烧结 (SPS) 工艺.
- 分析VC在SiC中的微结构演变和增强机制.
主要方法:
- 使用修改的火花等离子烧结 (SPS) 方法制造SiC-VC复合材料.
- 在45 MPa单轴压力下,可变的VC含量 (高达40 wt.%) 和烧结温度 (1900-2000 °C).
- 孔隙性,硬度和断裂性的表征.
- 应用先进的统计方法,包括n维向量空间,马哈拉诺比斯距离和帕雷托优化.
主要成果:
- 添加40%的VC可使孔隙度从30%降至8.2%以下.
- 断裂性从2.9增加到7.0 MPa·m1/2,硬度从2.9增加到22.6 GPa.
- 将烧结温度从1900°C提高到2000°C,使硬度提高了70%左右,断裂度提高了50%左右.
结论:
- 碳化瓦纳作为一种有效的谷物生长抑制剂和SiC复合材料中的颗粒强化剂.
- 优化的SPS参数对于平衡密度和微观结构稳定性至关重要.
- 先进的分析技术使SiC-VC复合材料的全面表征和过程优化成为可能.
