本文通过实验研究了颗粒级配对固相烧结碳化硅陶瓷性能的影响。通过对比不同颗粒级配的碳化硅粉末在成型和烧结过程中的表现，分析了颗粒级配对陶瓷致密度、力学性能及微观结构的影响。结果表明，合理的颗粒级配能够显著提高碳化硅陶瓷的致密度和力学性能，优化其微观结构，为高性能碳化硅陶瓷的制备提供了理论依据。

　　1. 实验过程

　　实验采用的碳化硅粉末包括造粒SiC粉末（D50=82 μm，纯度>99.8%）和细SiC粉末（D50=5 μm，纯度>99%）。通过调整两种粉末的比例，制备了不同颗粒级配的样品。采用干压成型的方法将粉末压制成型，然后在还原气氛下进行固相烧结。烧结温度分别为1600℃、1650℃和1700℃，保温时间分别为60 min、90 min和120 min。通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等方法对烧结后的陶瓷样品进行组织结构分析。

　　2. 结构分析

　　2.1 颗粒级配对成型素坯的影响

　　颗粒级配能够显著改善粉末的堆积状态，从而提高成型素坯的致密度。Gu等研究发现，采用级配体系黏结剂喷射打印的SiC素坯抗弯强度比未级配20 μm中位径的样品提高了116%。在本实验中，通过将中位径82 μm的球形造粒SiC和中位径5 μm的多角状SiC粉末按质量比7:3进行级配，结果发现级配粉末成型坯体的体积密度和抗弯强度比未级配中位径82 μm的SiC坯体均提升了20%以上。

　　2.2 颗粒级配对烧结陶瓷性能的影响

　　颗粒级配对烧结陶瓷的致密度和力学性能有显著影响。Xing等通过粗细SiC粉体的颗粒级配实现了致密固相烧结碳化硅（SSiC）陶瓷的增强增韧，当粗细比例为13:7时，抗弯强度与断裂韧性分别为（440±35）MPa与（4.92±0.24）MPa·m1/2，比未级配SSiC陶瓷分别提升了14.0%与17.1%。在本实验中，级配后的CIP-SSiC烧结体的体积密度为2.54 g/cm3，而未级配D50=82 μm体系CIP-SSiC烧结体的体积密度仅为2.29 g/cm3，且抗弯强度（99.4 MPa）与级配烧结体（136.8 MPa）相差了37%左右。

　　从微观结构来看，级配后的CIP-SSiC烧结体中亚微米颗粒填充在粗颗粒形成的空隙中或分布在粗颗粒SiC表面，整个坯体中的颗粒堆积紧密，而未级配CIP坯体颗粒堆积形成的孔隙较多。此外，级配后的样品在烧结过程中收缩率更低，避免了大尺寸陶瓷部件在烧结过程中变形或开裂。

　　3. 结论

　　颗粒级配对固相烧结碳化硅陶瓷的性能有显著影响。合理的颗粒级配能够提高成型素坯的致密度和力学性能，优化烧结陶瓷的微观结构，从而提高陶瓷的致密度和力学性能。在本实验中，级配后的CIP-PIP-2-SSiC烧结体的X、Y轴收缩率均低于6.5%，Z轴收缩率为13.6%，优于未级配体系（X、Y轴收缩率均为7.5%，Z轴收缩率为16.5%）。级配后的陶瓷密度更高，抗弯强度和弹性模量也显著提升。因此，颗粒级配是一种有效的优化碳化硅陶瓷性能的方法，为高性能碳化硅陶瓷的制备提供了重要的参考。