【摘要】：六方氮化硼(h-BN)具有耐高溫、耐腐蝕、熱導(dǎo)率高、絕緣性能好等特性,近年來(lái),特別作為超高溫材料的候選材料,在能源、運(yùn)輸、航空航天等領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。盡管h-BN有著諸多優(yōu)異特性,但h-BN是共價(jià)鍵極強(qiáng)的化合物,熔點(diǎn)高、固相自擴(kuò)散系數(shù)低,使得h-BN很難獲得高致密度的燒結(jié)體。本論文采用高速機(jī)械研磨工藝,通過(guò)優(yōu)化研磨參數(shù)制備了亞微米級(jí)氮化硼粉體。以燒結(jié)活性較高的納米和亞微米氮化硼粉體為原料,分別采用熱壓和無(wú)壓燒結(jié)工藝,制備了性能優(yōu)良的h-BN陶瓷,研究了制備工藝對(duì)h-BN陶瓷性能的影響。1.通過(guò)研究高速研磨方式、研磨介質(zhì)、分散劑等參數(shù)對(duì)氮化硼粉體粒徑的影響,利用機(jī)械研磨法制備了亞微米級(jí)的h-BN粉體。研究過(guò)程以球料比為10:1比例加入等比例的0.2mm、0.4mm、0.8mm混合粒徑的氧化鋯球作為研磨介質(zhì),以六偏磷酸鈉為分散劑,進(jìn)行研磨效率研究。研究結(jié)果說(shuō)明:隨著研磨時(shí)間的延長(zhǎng),氮化硼粉體粒徑逐漸變小,但是當(dāng)研磨時(shí)間超過(guò)8h后,平均粒徑反而增大。在研磨8h時(shí),氮化硼粉體的平均粒徑約為700nm。2.采用熱壓燒結(jié)制備h-BN陶瓷,研究了熱壓燒結(jié)工藝與粉體粒度對(duì)h-BN陶瓷致密化及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:燒結(jié)壓力和燒結(jié)溫度是決定片層結(jié)構(gòu)h-BN陶瓷致密化及力學(xué)性能的主要因素;原始h-BN粉體粒度越小,燒結(jié)活性越高,制得的h-BN陶瓷致密度、力學(xué)性能越好,納米粉體所制備的h-BN陶瓷彎曲強(qiáng)度是微米級(jí)氮化硼粉體的1.5倍。以納米氮化硼粉體為原料,選取1750℃為燒結(jié)溫度,保溫60min,在30MPa的壓力下,制得的h-BN陶瓷性能最優(yōu),其彎曲強(qiáng)度為105MPa、斷裂韌性可達(dá)1.37 MPa·m1/2。3.采用無(wú)壓燒結(jié)制備h-BN陶瓷,研究了無(wú)壓燒結(jié)工藝及粉體粒度對(duì)h-BN陶瓷致密化的影響。結(jié)果表明:添加燒結(jié)助劑和提高燒結(jié)溫度都可以促進(jìn)h-BN晶粒的傳質(zhì),有助于h-BN致密度的提高。以Al2O3-Y2O3作為燒結(jié)助劑進(jìn)行液相燒結(jié)有助于晶界擴(kuò)散和遷移,比以MgO-Y2O3作為燒結(jié)助劑對(duì)陶瓷的力學(xué)性能及熱學(xué)性能提升更為顯著。納米級(jí)粉體粒的燒結(jié)活性高,促進(jìn)了 h-BN陶瓷的燒結(jié)致密化,與微米級(jí)粉體相比,利用納米粉體制得的h-BN陶瓷相對(duì)密度及彎曲強(qiáng)度均提升了 10%左右。以納米粉體為原料,添加3vol%Al2O3-Y2O3作為燒結(jié)助劑,1900℃為燒結(jié)溫度,保溫60min,所制備的h-BN陶瓷性能最優(yōu),其相對(duì)密度為65.7%,彎曲強(qiáng)度為45.9MPa,熱導(dǎo)率為17.6W/(m·K)。 【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ174.1

【圖文】：

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邐七邐＾邋＼逡逑圖２－２彎曲強(qiáng)度加載示意圖逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｌｏａｄｉｎｇ邋ｔｅｓｔ邋ｆｏｒ邋ｂｅｎｄｉｎｇ邋ｓｔｒｅｎｇｔｈ逡逑２．４．３斷裂初性測(cè)定逡逑ｈ－ＢＮ陶瓷試樣的斷裂韌性測(cè)試，，采用三點(diǎn)彎曲法測(cè)試，測(cè)試原理如圖２－３所示。逡逑１）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2712212