高能球磨法制备含Al-C的纳米Si-C粉末的低温致密化研究

Low-temperature densification of nano Si-C powder containing Al-C additives prepared by high-energy ball-milling

研究了通过高能球磨制备含Al-C的纳米Si-C粉末。该粉末是由超细β-SiC微晶(约5 nm)和非晶Si-C基质组成。在合成粉末中,TEM-EDS分析显示Al的分布相对均匀(d50:170 nm)。在压力为20 MPa、温度为1 650℃的条件下,经30 min烧结后,含有6. 5%添加剂的SiC的相对密度为98. 1%。当添加剂含量降低至3. 3%时,SiC可以在1 800℃下致密化。Si-C粉末中的Al含量会随着烧结温度而改变,例如在1 650℃下烧结,Al含量从4. 11%变为2. 6%,该值远高于溶解度极限(在1 800℃时为0. 26%),这是由于Al在粉末中均匀分布及其低烧结温度。铝在晶界处偏析,而通过TEM分析未发现液相形成,表明晶界扩散是主要的致密化机制。烧结试样的机械性能类似于具有相同化学组分的、含有大量烧结添加剂的SiC-Al_4SiC_4体系(5. 6%/13%),也类似于使用更高的压力(20 MPa/60 MPa)和烧结温度(1 650℃/1 800℃)获得的烧结试样。