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 　　中科院寧波材料所核能材料工程實(shí)驗(yàn)室（籌）近日對(duì)外宣布，由該所承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目——新型碳化硅陶瓷致密化燒結(jié)助劑開(kāi)發(fā)取得關(guān)鍵性突破。該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)出具有三元層狀的Y3Si2C2材料，其作為碳化硅陶瓷新型的燒結(jié)助劑具有低溫液相存在和高溫相分解的特性，能起到促進(jìn)碳化硅陶瓷高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中晶粒重排和晶界處重結(jié)晶的效果，從而有效提升產(chǎn)品性能。

　　據(jù)研究人員介紹，由于碳化硅是強(qiáng)共價(jià)化合物，原子擴(kuò)散能力低，因此在高溫下很難燒結(jié)致密，通常需要添加高溫?zé)Y(jié)助劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。但大量燒結(jié)助劑的使用會(huì)造成碳化硅陶瓷高溫強(qiáng)度下降和熱學(xué)性質(zhì)惡化，因此探索合適的碳化硅陶瓷燒結(jié)法是關(guān)注重點(diǎn)。此外，陶瓷常規(guī)工藝均采用粉末冶金方法實(shí)現(xiàn)燒結(jié)助劑和基體陶瓷粉體的混合，存在著添加劑混合不均勻、球磨介質(zhì)雜質(zhì)引入等缺點(diǎn)。

　　為解決上述問(wèn)題，課題組在前期研發(fā)的中子吸收硼化物陶瓷成果基礎(chǔ)上，發(fā)展出了顆粒表面包裹新技術(shù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)陶瓷球磨工藝效率低的難題，成功制備出亞微米級(jí)均勻分布的兩相復(fù)合粉體，合成燒結(jié)助劑均勻包裹碳化硼的核殼結(jié)構(gòu)，對(duì)于低溫致密化燒結(jié)效果顯著。該方法在纖維和晶須表面包裹MAX相陶瓷涂層也獲得成功，顯示出良好的合成工藝普適性。科研人員進(jìn)一步探索實(shí)驗(yàn)采用熔鹽法，在碳化硅顆粒表面原位反應(yīng)包覆可控Y3Si2C2涂層，制備出核—殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合粉體。該復(fù)合粉體通過(guò)在1700℃、45MPa條件下的放電等離子燒結(jié)（SPS），實(shí)現(xiàn)了相對(duì)致密度為99.5%碳化硅陶瓷的制備。

　　碳化硅陶瓷是現(xiàn)代工程陶瓷之一，硬度僅次于金剛石，具有熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐磨性能強(qiáng)、在高溫下仍具有良好力學(xué)性能和抗氧化性能等特性，是最具發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)陶瓷。與其他結(jié)構(gòu)陶瓷相比，碳化硅原料來(lái)源豐富、制備工藝方法多，可以適應(yīng)各種不同使用工況的要求，是除了氧化鋁以外最可能形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的工程結(jié)構(gòu)陶瓷。隨著碳化硅陶瓷在石油化工等領(lǐng)域中應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，提高碳化硅陶瓷性能的同時(shí)降低生產(chǎn)成本也成為急需解決的問(wèn)題。而實(shí)現(xiàn)碳化硅陶瓷的低溫?zé)Y(jié)，既可顯著降低能耗，又能明顯降低生產(chǎn)成本，對(duì)推動(dòng)碳化硅陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化升級(jí)具有積極作用。