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      日前(qian)，中國科學院寧波(bo)材料技(ji)術與工程研究所(suo)核能(neng)材料工程實(shi)驗室（籌）研究成果(guo)表明，具有(you)三元層狀(zhuang)的Y3Si2C2材料可成為碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)陶(tao)瓷新型(xing)的燒(shao)結(jie)(jie)助劑，其具有(you)低溫(wen)液相(xiang)存在和高溫(wen)相(xiang)分解的特(te)性，能(neng)起到促(cu)進碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)陶(tao)瓷高溫(wen)燒(shao)結(jie)(jie)過程中晶(jing)粒重排(pai)和晶(jing)界處(chu)重結(jie)(jie)晶(jing)的效果(guo)。

      掃描電(dian)子顯微(wei)鏡圖片和能(neng)譜分析顯示(shi)出(chu)Y3Si2C2良好(hao)包裹在(zai)SiC顆(ke)粒表面(mian)碳(tan)(tan)化硅(gui)是(shi)強共價化合物，原子擴散(san)能(neng)力低，因此在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)很難燒(shao)結(jie)致密。為了促進燒(shao)結(jie)、降低燒(shao)結(jie)溫(wen)度(du)，通(tong)(tong)常(chang)需要添加高(gao)溫(wen)燒(shao)結(jie)助(zhu)劑來實現，如以Al-B-C-B4C為主(zhu)的(de)(de)固相燒(shao)結(jie)助(zhu)劑體系(xi)，和以Al2O3-Y2O3，AlN-Re2O3（其中Re2O3通(tong)(tong)常(chang)是(shi)Y2O3、Er2O3、Yb2O3、Sc2O3、Lu2O3等稀土元素的(de)(de)氧化物）為主(zhu)的(de)(de)液相燒(shao)結(jie)體系(xi)。大(da)量燒(shao)結(jie)助(zhu)劑的(de)(de)使用會(hui)造(zao)成碳(tan)(tan)化硅(gui)陶瓷高(gao)溫(wen)強度(du)下(xia)降和熱(re)學性(xing)質惡化，因此探索(suo)合適的(de)(de)碳(tan)(tan)化硅(gui)陶瓷燒(shao)結(jie)法是(shi)陶瓷學界關注的(de)(de)重點。

      另外，陶瓷常規工藝均采用粉末冶金的方法實現燒結助劑和基體陶瓷粉體的混合，該方法存在著添加劑混合不均勻、球磨介質雜質引入等缺點。傳統的球磨混合法只是達到了所添加燒結助劑在碳化硅粉末中的隨機分散，從單個碳化硅顆粒微觀角度來說并未達到均勻接觸燒結助劑。如何實現燒結助劑均勻分布于待燒結的碳化硅晶粒界面，這對于陶瓷致密化動力學過程中起著至關重要的作用。

      中國科學院寧波材料技術與工程研究所核能材料工程實驗室（籌）前期在研究中子吸收硼化物陶瓷發展出顆粒表面包裹的新技術，該方法突破傳統的陶瓷球磨工藝效率低的難題，成功制備了亞微米級均勻分布的兩相復合粉體，合成燒結助劑均勻包裹碳化硼的核殼結構，對于低溫致密化燒結效果顯著。該方法對于纖維和晶須表面包裹MAX相陶瓷涂層也獲得了成功，顯示出良好的合成工藝普適性。

      基于前期工作的(de)積累，實驗室科研人員經過大量探(tan)索實驗，采(cai)用熔(rong)鹽法成功(gong)在(zai)(zai)SiC顆(ke)粒表面原(yuan)位反(fan)應(ying)包(bao)覆可控(kong)Y3Si2C2涂層，制(zhi)備出(chu)SiC@Y3Si2C2核(he)-殼(ke)結構(gou)的(de)復合粉體。該SiC@Y3Si2C2復合粉體通(tong)過在(zai)(zai)1700℃、45MPa的(de)條件下的(de)放電等離子燒(shao)結（SPS），成功(gong)實現了相對致密度為99.5%的(de)SiC陶瓷，且(qie)表現出(chu)優異的(de)宏觀性能。

      掃描電子顯微鏡背散射(she)照片揭示燒結(jie)碳(tan)(tan)化硅陶瓷(ci)斷面(mian)的(de)形(xing)貌和元素分(fen)布在(zai)研究(jiu)致(zhi)密化機理(li)時，核能材料(liao)工(gong)程實(shi)(shi)驗室(shi)研究(jiu)人(ren)員發現Y3Si2C2涂層體現出低溫助燒高(gao)溫分(fen)解的(de)有趣現象，終Y3Si2C2涂層分(fen)解為Y金(jin)屬(shu)和SiC相，大部分(fen)Y會逸(yi)出碳(tan)(tan)化硅陶瓷(ci)晶(jing)界，少(shao)量Y同碳(tan)(tan)化硅表面(mian)的(de)氧(yang)反應形(xing)成耐高(gao)溫的(de)氧(yang)化釔晶(jing)界第二相。實(shi)(shi)驗室(shi)理(li)論(lun)研究(jiu)人(ren)員結(jie)合開展了(le)詳細的(de)Y-Si-C體系相圖的(de)計算(suan)(suan)分(fen)析，利用相圖計算(suan)(suan)CALPHAD（CALculation of PHAse Diagrams）方法解釋了(le)實(shi)(shi)驗燒結(jie)樣(yang)品(pin)中得(de)到99.5%的(de)SiC、而(er)Y基本消(xiao)失的(de)現象。

    科研成果已(yi)發表在(zai)“電(dian)子材(cai)料”（ AdvancedElectronic Materials）、“材(cai)料科學(xue)雜志(zhi)”（Journalof Materials Science）以(yi)及“歐(ou)洲陶瓷學(xue)會”、（Journalof European Ceramic Society）和“美國(guo)陶瓷學(xue)會”（Journalof American Ceramic Society）等期刊(kan)上(shang)。以(yi)上(shang)工作得到了自(zi)然科學(xue)基金以(yi)及中科院戰略先導科技專(zhuan)項(xiang)的資助(zhu)支(zhi)持。