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从图可以看出,经200℃烘烤后和1000℃氮化后的硅碳棒试样显气孔率随金属Al粉加入量的增加逐渐降低,体积密度逐渐增加,当金属Al粉加入量为8wt%时,显气孔率最小,为8.72%,体积密度最大,为2.69%。这可能因为金属Al粉在660℃熔融成液相后对硅碳棒试样烧结有一定的促进作用,同时,金属Al粉氮化生成AlN产生一定量的膨胀,使得硅碳棒试样更加致密。从图可以看出,经200℃和1000℃热处理后硅碳棒试样抗折强度均随金属Al粉加入量的增加而增加,尤其经1000℃氮化处理的硅碳棒试样变化更明显,金属Al粉加入量从OWt%~6Wt%,常温抗折强度从7.4MPa提高到32.19MPa,提高了335%,金属Al粉加入量增加到8wt%时,抗折强度提高到33.72MPa,耐压强度最大,为165.67MPa。这可能因为加入金属Al粉的硅碳棒试样经1000℃氮化处理后生成大量的AlN增强相,显著提高了硅碳棒试样的抗折强度。从图4.6可以看出,硅碳棒试样的高温抗折强度随着金属Al粉加入量的增加呈先显著增加后降低的趋势。当金属Al粉加入量为6wt%时,1000℃高温抗折强度最大,达39.62MPa,比未加金属Al粉的硅碳棒试样提高了263%,说明随着金属Al粉加入量的增加,硅碳棒试样基质中AlN结合相不断增加,高温抗折强度不断增大。加入量从6Wt%增加到8wt%,热态抗折强度有所下降,可能因为硅碳棒试样经氮化气氛1000℃保温8h后残留少量的的金属Al,在1000℃时以熔融液态Al的形式分布在基质中,降低了硅碳棒试样的高温抗折强度。图为金属Al粉加入量对硅碳棒试样热震稳定性能的影响。可以看出,硅碳棒试样热震后残余抗折强度和抗折强度保持率都呈现随金属Al粉加入量的增加先增加后降低的趋势,这是因为原位生成的AlN物相与SiC、莫来石相比具有相对较低的热膨胀系数,较高的热导率,随着AlN生成量的增加,热震稳定性提高。此外,过量的金属Al粉加入量可能导致硅碳棒试样组织结构过于致密,不利于缓解热应力,使得材料的热震稳定性降低。为了进一步确定金属铝粉粒径及氮化温度对材料结构与性能的影响,实验固定金属铝粉加入量为6Wt%,加入粒径大小分别为74m,38m,13m的金属铝粉进行对比实验。硅碳棒试样在氮气气氛中经600℃,850℃,1000℃,1200℃保温8h氮化烧成。加入6wt%的金属铝粉(38m)的硅碳棒试样在流动氮气中分别在不同的温度氮化,经粉磨后对其物相组成进行了XRD衍射分析,得到的衍射图谱如图4.9所示。可以看出,经600℃氮化后的硅碳棒试样中发现金属Al特征峰,并未出现AlN,说明硅碳棒试样中金属Al在600℃还没开始氮化;850℃氮化后,硅碳棒试样中金属Al的特征峰消失,出现大量AlN特征峰,说明硅碳棒试样中金属Al在850℃已经开始氮化成AlN;另外,随着氮化温度的升高,AlN的特征峰有所升高,说明提高氮化温度能进一步提高氮化转化率。http://www.guitanbang.net.cn/
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