熱震條件下Al2O3-O’-SiAlON-SiC復合材料氧化行為研究

蘇 凱，陳曉雨，張 婧，王子昊，劉新紅

(鄭州大學材料科學與工程學院，河南省高溫功能材料重點實驗室，鄭州 450052)

0 引 言

Al2O3-O’-SiAlON-SiC復合材料集剛玉、O’-SiAlON和SiC的優點于一體，尤其采用Si復合剛玉制備的原位O’-SiAlON-SiC結合剛玉復合材料的性能更佳，Si在還原氣氛下可原位生成O’-SiAlON和SiC晶須，填充到剛玉骨架結構中使材料的氣孔率降低，致密度提高；O’-SiAlON和SiC還具有優良的抗熱震性、抗氧化性和抗侵蝕性[1-4]。Al2O3-O’-SiAlON-SiC復合材料主要應用在陶瓷杯和滑板等[5-7]，Al2O3-O’-SiAlON-SiC復合材料在高溫氧化性氣氛下易氧化致使其優良性能衰減甚至喪失，從而制約了其在高溫領域的廣泛應用。

針對SiAlON或SiC結合剛玉復合材料氧化性的研究目前主要集中在氧化溫度、氧化時間、氧分壓[8-10]、非氧化物粉體的粒度[11-13]、燒結助劑及雜質種類等方面[14-15]，根據不同溫度、不同時間氧化后氧化層厚度的變化以及物相組成和顯微結構的變化來研究SiAlON或SiC結合剛玉復合材料的氧化機制，或根據氧化過程中重量的變化，從動力學角度研究氧化速率、并建立相應的氧化動力學模型[16-18]。已有研究表明SiAlON或SiC結合剛玉復合材料高溫氧化時表面形成含莫來石的致密氧化膜，氧化膜封閉氣孔，阻止氧氣向試樣內部擴散，具有優良的抗氧化性[19-21]。但在實際應用中氧化仍是SiAlON或SiC結合剛玉復合材料損毀的主要原因。

目前對SiAlON或SiC結合剛玉復合材料氧化性的研究均未考慮熱震的影響，而耐火材料在服役過程中會經受頻繁的溫度急變，因此會經受熱震的作用，目前的研究不能準確表征SiC結合剛玉復合材料在應用環境下的氧化行為。……