【摘要】：氮化硼陶瓷由于具備質(zhì)輕、耐高溫、絕緣、耐強酸強堿的性能,是理想的航空航天材料,但是六方氮化硼本身由于成片狀堆積,原子層之間作用力微弱,極容易產(chǎn)生裂紋,所以導致材料的強度、硬度都不高。另外B、N之間是用共價鍵連接,燒結時需要很高的溫度來提供能量。本文通過無壓燒結工藝制備BN-SiC復相陶瓷,利用共沉淀包覆的方法,添加燒結助劑(YAG),以提高BN-SiC復相陶瓷的致密化程度及降低燒結溫度。在不同的制備工藝下對比BN-SiC復相陶瓷的相對密度、抗彎強度和微觀組織結構,最終確定無壓燒結BN-SiC復相陶瓷的最優(yōu)化燒結制備工藝。此外還對比機械混合法和溶膠凝膠法這兩種粉體制備方法對BN-SiC復相陶瓷微觀組織結構和力學性能的影響。首先探究最佳燒結溫度,在保證其它影響B(tài)N-SiC復相陶瓷性能的因素不變條件,將BN-SiC復相陶瓷坯體在1650℃、1700℃、1750℃和1800℃不同的溫度下燒結,確定燒結溫度在1700℃的時候,燒結效果最理想。確定最佳燒結溫度后,研究保溫時間(10min、30min、60min和90min)對BN-SiC復相陶瓷性能的影響。通過實驗檢測對比,當保溫時間為min30的時候,BN-SiC復相陶瓷的抗彎強度與燒結性能最佳。為進一步優(yōu)化BN-SiC復相陶瓷的制備工藝,本文還研究燒結助劑(YAG)含量(6wt%、8wt%、10wt%和12wt%)的影響。研究表明,當燒結助劑(YAG)含量為8wt%時,BN-SiC復相陶瓷性能最佳,原因在于當YAG的含量較少時,燒結過程中沒有足夠的液相促進燒結,燒結性能低。相反當YAG的含量過多時,陶瓷的抗彎強度、相對密度表現(xiàn)出性能降低,所以YAG含量為8wt%時最佳。在最佳燒結溫度、保溫時間和燒結助劑含量下,研究第二相(SiC)的含量,當?shù)诙嗪繛?0wt%時,燒結性能最佳,BN-SiC復相陶瓷的抗彎強度、相對密度分別為:38.30MPa、45.15%。本文還對比分析了機械混合和溶膠凝膠兩種原料粉體的制備方法對燒結性能和力學性能的影響,研究結果表明溶膠凝膠方法更適宜BN-SiC復相陶瓷材料的制備。
【圖文】：

圖 1.1 六方氮化硼和石墨的結構Fig.1.1 The structure of hexagonal BN and graphite1.2.2 SiC 的晶體結構碳化硅（SiC）是一種典型的共價化合物（共價鍵大約占 87%），晶體結構是兩種四面體結構交替出現(xiàn)（分為 SiC4和 CSi4 四面體結構）。碳化硅（SiC）晶體結構分為高溫穩(wěn)定相（α-SiC）與低溫穩(wěn)定相（β-SiC）兩類。兩種晶型如圖 1.2 所示。通常情況下，，在相對較低溫度下（<1600℃）碳化硅（SiC）的晶體結構為低溫穩(wěn)定相（β-SiC）結構，溫度等于 1600℃時，低溫穩(wěn)定相（β-SiC）結構會逐漸變?yōu)楦邷胤�(wěn)定相（α-SiC）晶體結構。因為碳化硅的化學鍵是通過共價鍵組成，要斷裂共價鍵就需要相對較多的能量，這便決定了碳化硅作為高溫材料首選[12~13]的優(yōu)秀性能，如高硬度、高強度、耐高溫、高熱導率、抗熱震性能和耐腐蝕性能。例如，機械生產(chǎn)中，高溫下使用的軸承、劇烈磨擦的管道以及高速旋轉(zhuǎn)的排風機葉

多種SiC結構
【學位授予單位】：沈陽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1

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本文編號：2518714