Methoden zur Verbesserung der Zähigkeit von Siliziumkarbidkeramiken

Die Forschung zur Verbesserung der Zähigkeit und Verbesserung der Dichte von Siliziumkarbidkeramiken ist unsere fortlaufende Arbeit. Die Hauptmethoden zur Verbesserung der Zähigkeit von Siliziumkarbidkeramiken bestehen darin, die Zusammensetzung des Keramikmaterials zu ändern, z. B. durch Erhöhung der Faser-/Whisker-Zähigkeit, Zweitphasen-Partikelzähigkeit und Änderung des Keramikformungsprozesses, um die innere Mikrostruktur der Keramik zu ändern.

Das Hinzufügen von Kohlenstoffkurzfasern zu Siliziumkarbidkeramiken kann den Gehalt an freiem Silizium in der Keramik verringern, eine β-SiC-Schicht bilden und die Zähigkeit von Siliziumkarbidkeramiken erhöhen. Wenn der Volumenanteil der Kohlenstoff-Kurzfasern 30 % erreicht, erreicht die Bruchzähigkeit von Siliziumkarbid-Keramik 5,1 MPa · m1/2, was 78 % höher ist als die von Siliziumkarbid-Keramik ohne Kohlenstoff-Kurzfasern.

Durch die Untersuchung der isothermen Schmiedetechnologie wurde festgestellt, dass SiC-Partikel gleichmäßig stromlinienförmig in der Aluminiummatrix verteilt waren und die Leistung des Schmiedens (sehnenweise Probenahme) deutlich verbessert wurde. Rm = 500 MPa, Rp0,2 = 330 MPa, A = 7 %, K1C = 25,0 MPa·m1/2.

Durch die Optimierung der groben und feinen Partikelgrößenverteilung von Siliziumkarbidpulver wird die Zähigkeit von Siliziumkarbid verbessert. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Einführung von grobem Pulver das Wachstum abnormaler Körner in S-SiC-Keramik unterdrücken kann, was zu kleinen gleichachsigen Körnern führt. Mit zunehmendem Grobpulvergehalt zeigt die Zähigkeit von S-SiC-Keramik ein Muster, das zunächst zunimmt und dann abnimmt. Bei einem groben Pulvergehalt von 65 % ist die Zähigkeit von S-SiC-Keramik am höchsten, sie ist 17,1 % höher als die ohne grobes Pulver und erreicht (4,92 ± 0,24) MPa · m1/2.

Durch die Untersuchung der oben genannten Ergebnisse beherrschen wir die Methode zur Härtungsvorbereitung von Siliziumkarbidkeramiken. Unsere Siliziumkarbid-Keramikprodukte weisen eine bessere Leistung als gewöhnliche Siliziumkarbid-Keramikprodukte auf und können dem Aufprall von Kugeln standhalten. Die Produkte erfüllen die kugelsicheren Anforderungen des NIJ IV.