氧化鋯陶瓷具有高強度、高硬度、可靠的化學(xué)穩(wěn)定性、良好抗熱沖擊性能以及抗蠕變等特點，在、核能和空間技術(shù)、汽車工業(yè)及海洋工程等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，因此成為有前途的結(jié)構(gòu)陶瓷之一[1]。由于SiC共價鍵比例較高，自擴散系數(shù)很小，從而導(dǎo)致碳化硅很難燒結(jié)[2]。在現(xiàn)有的制備方法中，熱壓燒結(jié)法可制備出致密化程度高、性能優(yōu)良SiC陶瓷，但燒結(jié)成本高且多限于形狀簡單的產(chǎn)品制備。相較于熱壓燒結(jié)，常壓燒結(jié)是1975年由Prochazka等人以B和C為燒結(jié)助劑，在高溫、無外加壓力的條件下完成的SiC陶瓷固相燒結(jié)方法[3]。固相法常壓燒結(jié)制備的SiC陶瓷不僅具備燒結(jié)助劑含量低，不會在晶界處殘留低熔點的物質(zhì)，可使SiC陶瓷材料擁有良好的高溫穩(wěn)定性的優(yōu)點[4,5]，而且，對于降低燒結(jié)成本和制備形狀復(fù)雜且厚度較大的產(chǎn)品，常壓燒結(jié)具有比較的優(yōu)勢。但常壓燒結(jié)致密化程度較熱壓燒結(jié)有所欠缺[6,7]，因此，對于SiC陶瓷材料常壓固相燒結(jié)時的致密化過程開展研究，還是十分必要的。本文選擇D500．5 μm、D501．0 μm、D502．0 μm碳化硅粉體，以B4C、酚醛樹脂為添加劑，研究了酚醛樹脂添加比例、燒結(jié)溫度、粉體粒徑對固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能的影響，探索實現(xiàn)常壓固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的致密化有效途徑。

1.1 試樣制備

實驗選用同一廠家的三種不同規(guī)格的SiC原粉，純度均大于98．5%，粒度分布如表1所示，分別命名為A1，A2和A3。選用的主要添加劑為B4C和酚醛樹脂，其中碳化硼粉的平均粒徑D50約0．5 μm，純度≥95%；市售醇溶酚醛樹脂，濃度約50%。試驗配方如表2、表3所示。

將按比例稱量得到的SiC粉、B4C粉、酚醛樹脂等原料以及少量分散劑等放入聚氨酯球磨罐中，加入一定量的乙醇，密封后放在球磨機上混合4-5 h，經(jīng)烘干、過60目篩后，干燥的復(fù)合粉體在150 Mpa壓力下，保壓時間為6 s，干壓成型。SiC陶瓷的燒結(jié)在真空無壓燒結(jié)爐中進(jìn)行，氬氣保護(hù)氣氛、保溫2 h，有效加熱區(qū)尺寸為Φ220×500 mm，真空度為5×10-2Pa，壓力為1 atm。

1.2 性能測試

實驗采用阿基米德法測量材料的體積密度；采用Hitachi6800掃描電子顯微鏡和Instron1251試驗機對氧化鋯陶瓷材料的顯微組織結(jié)構(gòu)和形貌、抗彎強度性能進(jìn)行檢測。本試驗中，在2150 ℃，隨著酚醛樹脂添加量的增加，材料的致密度提高, 力學(xué)性能增強。當(dāng)酚醛樹脂添加量到2wt．%時, 材料的密度高，為3．17 g/cm3, 并具有大的彎曲強度507 Mpa；當(dāng)酚醛樹脂添加量大于2wt．%時,碳化硅晶粒發(fā)生局部聚集, 氣孔有增大的趨勢，材料的密度與彎曲強度有所降低。

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