采用电熔刚玉(≤0.088 mm、≤1 mm和3～1 mm三种粒度)、碳化硅颗粒(3～1 mm)、Al2O3微粉、高铝矾土粉、Al粉和Si粉为原料,通过1500 ℃ 5 h氮化反应制备了矾土基β-SiAlON(z设计值为2)结合刚玉-碳化硅复合材料,研究了碳化硅颗粒加入量(分别为0、10%、20%、30%、40%)、Al2O3微粉加入量(分别为0、1%、3%、5%、7%)和β-SiAlON理论生成量(分别为15%、20%和25%)对复合材料密度、显气孔率和常温强度的影响,以及不同β-SiAlON理论生成量试样的热态抗折强度与温度(400～1400 ℃)的关系,并借助于XRD、SEM和EDS对复合材料进行了相组成和显微结构分析.结果表明:(1)随碳化硅颗粒加入量的增加,复合材料的体积密度下降,显气孔率和常温强度增加,加入30%碳化硅颗粒时,材料的综合性能较好.(2)随Al2O3微粉加入量的增加,复合材料的体积密度增加,显气孔率下降,其加入量以3%为宜.(3)复合材料的热态抗折强度随温度升高而增加,在1000 ℃时达到最高值;1000 ℃以后,强度下降,但在1400 ℃,β-SiAlON理论生成量为20%和25%的矾土基β-SiAlON结合刚玉-碳化硅复合材料的强度仍高于其常温时的强度.其原因是互相交错的柱状β-SiAlON结合相填充在刚玉和SiC骨架的空隙中,起到了增强、增韧的作用.
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