李紫勇等：碳还原粉煤灰制备SiC/A,O,系复合材料 839 50 um 图11还原产物扫描电镜图(a)及A区放大图(b) Fig.11 SEM image of the reduction product (a)and the enlarged view of Area A (b) 50m Al-KA 50 Hm O-KA 50m Si-KA 50 jm C-K图 图12还原产物元素分布图 Fig.12 EDS elemental distribution of the reduction product 料，2008,42(1)：1) 4结论 [4]Choa Y H,Nakahira A,Niihara K.Microstructure and mechani- (1)在粉煤灰中配入一定量的碳，在合适的温度 cal properties of SiC-platelet reinforced Al203/SiC-particle hybrid composites.J Mater Sci,2000,35:3143 条件下，保温足够长的时间，制备SiC/A,O,复合材料 [5]Niihara K.New design concept of structural ceramies-ceramics 是可行的 naocomposites.J Ceram Soc Jpn,1991,99:974 (2)粉煤灰中的石英相在1673K转化成碳化硅， [6]Davidge R W,Brook RJ.Cambier F,et al.Fabrication,proper- 莫来石相在1773K基本上生成碳化硅和氧化铝，随着 ties,and modeling of engineering ceramics reinforced with nanop- 反应温度的升高还原程度增大，生成的碳化硅和氧化 articles of silicon carbide.Br Ceram Trans,1997,96:121 铝含量增加，较合适的温度条件为1773~1873K;保温 7]Zhao J,Stearns L C,Harmer M P,et al.Mechanical behavior of 时间的延长，有利于碳化硅和氧化铝的生成，时间越长 alumina silicon-carbide nanocomposites.J Am Ceram Soc,1993, 76:503 生成量越大，较好的保温时间为3~4h;增加配碳量对 8]Akatsu T,Suzuki M,Tanabe Y,et al.Effects of whisker content 碳化硅和氧化铝的生成有促进作用，较合适的C/Si摩 and dimensions on the R-curve behaviour of an alumina matrix 尔比为4~5. composite reinforced with silicon carbide whiskers.J Mater Res, (3)碳还原粉煤灰制备的SiC/AL,O3复合材料， 2001,16:1919 碳化硅颗粒小于20m,并且在产物中分散较为均匀. ]Zhang C J.Jin ZZ.In-situ synthesis of ceramic composites. Mater Rev,1996,28:62 参考文献 (张国军，金宗哲.原位合成复相陶瓷概述.材料导报，1996， [1]Yu J H,Jiang D L.Development and application of silicon car- 28:62) bide ceramics.Ceram Eng,1998,32(3):3 [10]Yu J K,Hiragushi K.Synthesis of Al,O:-SiC composite from (余继红，江东亮.碳化硅陶瓷的发展与应用.陶瓷工程， pyrophyllite and clay and its application in carbon-containing re 1998,32(3):3) fractories.Taikabutsu,1998,50(7):375 2]Kim W,Oh H S,Shon I J.The effect of graphene reinforcement 01] Amroune A,Fantozzi G,Dubois J,et al.Formation of Al,O- on the mechanical properties of Al2 O ceramics rapidly sintered by SiC powder from andalusite and carbon.Mater Sci Eng A,2000, high-requency induction heating.Int J Refract Met Hard Mater, 290(1):11 2015,48:376 02] Ma B Y,Yu J K.The latest development of SiC-based compos- B]Zhong X C.Progress and development of oxide and nonoxide ites synthesized from natural raw materials.Rare Met Cemented composite materials.Refractories,2008,42(1):1 Carbides,2008,36(4):54 (钟香崇.氧化物一非氧化物复合材料研究开发进展.耐火材 (马北越，于景坤.天然原料合成碳化硅系复合材料的研究李紫勇等: 碳还原粉煤灰制备 SiC/Al2O3 系复合材料 图 11 还原产物扫描电镜图( a) 及 A 区放大图( b) Fig． 11 SEM image of the reduction product ( a) and the enlarged view of Area A ( b) 图 12 还原产物元素分布图 Fig． 12 EDS elemental distribution of the reduction product 4 结论 ( 1) 在粉煤灰中配入一定量的碳，在合适的温度 条件下，保温足够长的时间，制备 SiC /Al2O3 复合材料 是可行的． ( 2) 粉煤灰中的石英相在 1673 K 转化成碳化硅， 莫来石相在 1773 K 基本上生成碳化硅和氧化铝，随着 反应温度的升高还原程度增大，生成的碳化硅和氧化 铝含量增加，较合适的温度条件为 1773 ～ 1873 K; 保温 时间的延长，有利于碳化硅和氧化铝的生成，时间越长 生成量越大，较好的保温时间为 3 ～ 4 h; 增加配碳量对 碳化硅和氧化铝的生成有促进作用，较合适的 C / Si 摩 尔比为 4 ～ 5． ( 3) 碳还原粉煤灰制备的 SiC /Al2O3 复合材料， 碳化硅颗粒小于 20 μm，并且在产物中分散较为均匀． 参 考 文 献 ［1］ Yu J H，Jiang D L． Development and application of silicon car￾bide ceramics． Ceram Eng，1998，32( 3) : 3 ( 余继红，江东亮． 碳化硅陶瓷的发展与应用． 陶 瓷 工 程， 1998，32( 3) : 3) ［2］ Kim W，Oh H S，Shon I J． The effect of graphene reinforcement on the mechanical properties of Al2O3 ceramics rapidly sintered by high-frequency induction heating． Int J Ｒefract Met Hard Mater， 2015，48: 376 ［3］ Zhong X C． Progress and development of oxide and non-oxide composite materials． Ｒefractories，2008，42( 1) : 1 ( 钟香崇． 氧化物--非氧化物复合材料研究开发进展． 耐火材 料，2008，42( 1) : 1) ［4］ Choa Y H，Nakahira A，Niihara K． Microstructure and mechani￾cal properties of SiC-platelet reinforced Al2O3 / SiC-particle hybrid composites． J Mater Sci，2000，35: 3143 ［5］ Niihara K． New design concept of structural ceramics-ceramics naocomposites． J Ceram Soc Jpn，1991，99: 974 ［6］ Davidge Ｒ W，Brook Ｒ J，Cambier F，et al． Fabrication，proper￾ties，and modeling of engineering ceramics reinforced with nanop￾articles of silicon carbide． Br Ceram Trans，1997，96: 121 ［7］ Zhao J，Stearns L C，Harmer M P，et al． Mechanical behavior of alumina silicon-carbide nanocomposites． J Am Ceram Soc，1993， 76: 503 ［8］ Akatsu T，Suzuki M，Tanabe Y，et al． Effects of whisker content and dimensions on the Ｒ-curve behaviour of an alumina matrix composite reinforced with silicon carbide whiskers． J Mater Ｒes， 2001，16: 1919 ［9］ Zhang G J，Jin Z Z． In-situ synthesis of ceramic composites． Mater Ｒev，1996，28: 62 ( 张国军，金宗哲． 原位合成复相陶瓷概述． 材料导报，1996， 28: 62) ［10］ Yu J K，Hiragushi K． Synthesis of Al2O3 --SiC composite from pyrophyllite and clay and its application in carbon-containing re￾fractories． Taikabutsu，1998，50( 7) : 375 ［11］ Amroune A，Fantozzi G，Dubois J，et al． Formation of Al2O3 -- SiC powder from andalusite and carbon． Mater Sci Eng A，2000， 290( 1) : 11 ［12］ Ma B Y，Yu J K． The latest development of SiC-based compos￾ites synthesized from natural raw materials． Ｒare Met Cemented Carbides，2008，36( 4) : 54 ( 马北越，于景坤． 天然原料合成碳化硅系复合材料的研究 · 938 ·