SiC-Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)中间层放电等离子扩散连接SiC陶瓷的接头组织与强度

采用无压烧结SiC作为母材,SiC基SiC-Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)粉末作为中间层,使用放电等离子扩散连接SiC陶瓷。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子背散射衍射分析、剪切试验等手段对SiC接头的微观组织和力学性能进行了表征评价。微观组织表征结果表明,SiC接头界面结合质量较高,各个位置中间层厚度均匀。接头的主要相组成为β-SiC和Y-Al-Si-O-C,中间层SiC为细小的β-SiC晶粒,母材与中间层处晶粒没有表现出明显的择优取向。由于放电等离子扩散连接的快速连接过程,接头处未发生明显的β→α相变。同时,由于接头为近同质SiC接头,界面处未出现明显应力集中。通过剪切试验,对比不同温度热处理前后的接头剪切强度。SiC接头的初始室温剪切强度为219.9 MPa,在经过800ºC/2 h的空气中热处理后接头强度升至320.8 MPa,进一步提高热处理温度至1300ºC,接头强度升至389.1 MPa,接头断裂主要发生在母材,断口呈现河流状花样,为脆性断裂。接头强度的上升归因于热处理过程中产生的SiO2与Y-Al-Si-O-C的交互作用愈合了中间层两侧母材中存在的微裂纹等缺陷。