氧化铝-氧化钇掺杂对液相烧结碳化硅陶瓷微观结构与力学性能的影响研究

本文系统研究了纳米Al2O3-Y2O3添加剂（5-20 wt%）及其配比对SiC陶瓷液相烧结（LPS）的调控机制，通过优化3:2配比和10 wt%添加量，实现96%相对密度、20.5 GPa显微硬度和388 GPa弹性模量，裂纹偏转效应使断裂韧性显著提升，为高性能结构陶瓷设计提供新范式。

　　

亮点

本研究突破性地采用纳米级Al₂O₃-Y₂O₃体系作为液相形成剂，在无压条件下实现了α-SiC的高效烧结。这种创新方法利用纳米材料特有的表面效应和扩散优势，在1900℃氩气氛中成功诱导钇铝石榴石（YAG, Y₃Al₅O₁₂）的原位生成，该相作为晶界修饰剂精准调控了材料强韧化与孔隙率的平衡。

结论

通过系统研究得出以下关键发现：

1. 1.

   含10 wt%添加剂且Al₂O₃:Y₂O₃为3:2的样品展现出最高烧结密度，证实该配比在液相形成与致密化间达到最佳平衡；

2. 2.

   纳米添加剂通过降低活化能显著改善烧结动力学，使传统热压工艺需求被颠覆；

3. 3.

   裂纹在YAG晶界相的偏转行为是断裂韧性提升的核心机制，为设计"裂纹路径工程"陶瓷提供理论依据。

作者贡献声明

Alireza Roozbahani：数据采集与可视化分析

Hamidreza Baharvandi：研究设计与论文审阅

Naser Ehsani：实验验证与结果评估

Fareed Kermani：论文撰写与数据分析

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结论的任何财务或个人关系冲突。