【摘要】：氮化硼陶瓷由于具備質(zhì)輕、耐高溫、絕緣、耐強(qiáng)酸強(qiáng)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(dǎo)致材料的強(qiáng)度、硬度都不高。另外B、N之間是用共價(jià)鍵連接,燒結(jié)時(shí)需要很高的溫度來提供能量。本文通過無壓燒結(jié)工藝制備BN-SiC復(fù)相陶瓷,利用共沉淀包覆的方法,添加燒結(jié)助劑(YAG),以提高BN-SiC復(fù)相陶瓷的致密化程度及降低燒結(jié)溫度。在不同的制備工藝下對比BN-SiC復(fù)相陶瓷的相對密度、抗彎強(qiáng)度和微觀組織結(jié)構(gòu),最終確定無壓燒結(jié)BN-SiC復(fù)相陶瓷的最優(yōu)化燒結(jié)制備工藝。此外還對比機(jī)械混合法和溶膠凝膠法這兩種粉體制備方法對BN-SiC復(fù)相陶瓷微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。首先探究最佳燒結(jié)溫度,在保證其它影響B(tài)N-SiC復(fù)相陶瓷性能的因素不變條件,將BN-SiC復(fù)相陶瓷坯體在1650℃、1700℃、1750℃和1800℃不同的溫度下燒結(jié),確定燒結(jié)溫度在1700℃的時(shí)候,燒結(jié)效果最理想。確定最佳燒結(jié)溫度后,研究保溫時(shí)間(10min、30min、60min和90min)對BN-SiC復(fù)相陶瓷性能的影響。通過實(shí)驗(yàn)檢測對比,當(dāng)保溫時(shí)間為min30的時(shí)候,BN-SiC復(fù)相陶瓷的抗彎強(qiáng)度與燒結(jié)性能最佳。為進(jìn)一步優(yōu)化BN-SiC復(fù)相陶瓷的制備工藝,本文還研究燒結(jié)助劑(YAG)含量(6wt%、8wt%、10wt%和12wt%)的影響。研究表明,當(dāng)燒結(jié)助劑(YAG)含量為8wt%時(shí),BN-SiC復(fù)相陶瓷性能最佳,原因在于當(dāng)YAG的含量較少時(shí),燒結(jié)過程中沒有足夠的液相促進(jìn)燒結(jié),燒結(jié)性能低。相反當(dāng)YAG的含量過多時(shí),陶瓷的抗彎強(qiáng)度、相對密度表現(xiàn)出性能降低,所以YAG含量為8wt%時(shí)最佳。在最佳燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間和燒結(jié)助劑含量下,研究第二相(SiC)的含量,當(dāng)?shù)诙嗪繛?0wt%時(shí),燒結(jié)性能最佳,BN-SiC復(fù)相陶瓷的抗彎強(qiáng)度、相對密度分別為:38.30MPa、45.15%。本文還對比分析了機(jī)械混合和溶膠凝膠兩種原料粉體的制備方法對燒結(jié)性能和力學(xué)性能的影響,研究結(jié)果表明溶膠凝膠方法更適宜BN-SiC復(fù)相陶瓷材料的制備。
【圖文】：

圖 1.1 六方氮化硼和石墨的結(jié)構(gòu)Fig.1.1 The structure of hexagonal BN and graphite1.2.2 SiC 的晶體結(jié)構(gòu)碳化硅（SiC）是一種典型的共價(jià)化合物（共價(jià)鍵大約占 87%），晶體結(jié)構(gòu)是兩種四面體結(jié)構(gòu)交替出現(xiàn)（分為 SiC4和 CSi4 四面體結(jié)構(gòu)）。碳化硅（SiC）晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)為低溫穩(wěn)定相（β-SiC）結(jié)構(gòu)，溫度等于 1600℃時(shí)，低溫穩(wěn)定相（β-SiC）結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸變?yōu)楦邷胤�(wěn)定相（α-SiC）晶體結(jié)構(gòu)。因?yàn)樘蓟璧幕瘜W(xué)鍵是通過共價(jià)鍵組成，要斷裂共價(jià)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(qiáng)度、耐高溫、高熱導(dǎo)率、抗熱震性能和耐腐蝕性能。例如，機(jī)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(fēng)機(jī)葉

多種SiC結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：沈陽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1

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本文編號：2518714