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微波烧结作为一种节能环保的烧结技术,受到国内外研究者的密切关注,因其独特的烧结特性,被广泛应用于各种材料的制备。本课题采用混合微波烧结合成莫来石晶须增韧的Al2O3-SiC复合材料,研究微波烧结工艺对莫来石晶须生长机制的影响规律,揭示微波与物质间的作用机理。本课题设计组分为50Al2O3-50SiC(vol.%)的复合材料,用1500oC微波热解氢氧化铝前驱体得到的?-Al2O3微粉和溶胶凝胶法制备的10vol.%SiO2包裹的SiC颗粒混合得到复合材料。通过改变微波烧结的温度、保温时间和Si C颗粒尺寸,对50Al2O3-50SiC复合材料进行工艺研究,并通过调节微波烧结炉的入射功率来控制Al2O3-SiC复合材料的升温速率。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及附带的能谱仪等表征手段对Al2O3-SiC复合材料进行成分和显微结构分析。用体积密度、抗热震性能、断裂韧性等检测手段对Al2O3-SiC复合材料进行性能分析。研究结果表明:微波烧结可以成功合成莫来石增韧的Al2O3-SiC复合材料,其最佳的微波烧结温度为1500oC,保温时间为30min,复合材料中选用的最优SiC颗粒尺寸约为5μm,对应的样品的体积密度最大,抗热震能力和断裂性能最好。在5次热冲击后的抗弯强度能保持0次热冲击后的40%左右,10次热冲击后的抗弯强度仍可保持在30%以上,15次热冲击后的抗弯强度基本不再发生变化,断裂韧性值能达到2.12±0.21MPa·m1/2。在微波烧结过程中,SiC颗粒优先吸收微波产生局部热点效应,使局部瞬间升温,热量由内向外扩散,促使Al2O3和SiO2反应生成莫来石,随着微波输入功率的不断增大,局部热点效应加强,促进莫来石的各向异性生长,形成长径较大且桥接在颗粒之间的莫来石晶须。常规电阻炉烧结Al2O3-SiC复合材料时,主要是靠热辐射和热传导来加热,热量由外向内传递,能量耗散大,加热较慢,合成莫来石的速度慢,莫来石的各向异性生长不明显,形成的莫来石长径较小。在微波烧结Al2O3-SiC复合材料,当Al2O3-Si C复合材料中选用的SiC颗粒尺寸太小~500nm时,SiC颗粒吸波损耗的能力低于其表面热量扩散的能力,表面达不到较好的热聚集,合成莫来石的能力受限。而复合材料中的Si C颗粒尺寸过大~150μm时,SiC颗粒吸波损耗的能力高于其表面热量扩散的能力,表面聚集的热量较多,莫来石的各向异性生长不明显,得到的莫来石晶须长径比较小。SiC颗粒存在一个临界尺寸~5μm,当复合材料中的SiC颗粒尺寸分布在临界尺寸范围内时,SiC颗粒吸波损耗的能力和其表面热量扩散的能力基本一致,可以获得长径较大的莫来石晶须。