本文關(guān)鍵詞：基于溶膠凝膠法熱壓燒結(jié)制備BN-SiC復(fù)合陶瓷的研究

  更多相關(guān)文章： 溶膠凝膠法 氮化硼 碳化硅 力學(xué)性能 復(fù)合陶瓷

【摘要】：本課題應(yīng)用溶膠凝膠法和機(jī)械混合法制備出兩種BN-SiC復(fù)合粉體。以BN作為基體。第二相SiC(質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于50%)作為增韌相,彌撒分布于BN基體中。實(shí)驗(yàn)中,利用熱壓燒結(jié)工藝對兩種復(fù)合粉體進(jìn)行處理,最終獲得了兩種BN-SiC復(fù)相陶瓷材料。使用CMT-100型電子萬能試驗(yàn)機(jī)、HVS-5型維氏硬度計(jì)、S4800型掃描電子顯微鏡等設(shè)備探究材料燒結(jié)性能和力學(xué)性能。通過對復(fù)合材料致密性,維氏硬度,抗彎強(qiáng)度和微觀形貌等方面的分析,探索燒結(jié)溫度,保溫時(shí)間,第二相含量及原始粉體性能與復(fù)合材料微觀組織與力學(xué)性能之間的關(guān)系。為BN-SiC復(fù)相陶瓷材料的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溶膠凝膠法制備出的BN-SiC復(fù)合粉體具有較高的活化性能和較低的燒結(jié)溫度。在實(shí)際熱壓燒結(jié)過程中選取若干溫度點(diǎn)位(1700℃、1750℃、1800℃)。研究發(fā)現(xiàn),1750℃為該材料的最佳燒結(jié)溫度。此時(shí)復(fù)相陶瓷材料的絕對密度和相對密度分別為1.69g/cm3和68.79%。材料對應(yīng)的維氏硬度及抗彎強(qiáng)度分別為16.24MPa和61.00MPa。研究過程中還發(fā)現(xiàn),該系列BN-SiC復(fù)相陶瓷材料的最佳第二相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%wt.、最佳保溫時(shí)間為90min。此時(shí),BN-20%wt.復(fù)合陶瓷材料的絕對密度和相對密度為2.13g/cm3和86.84%。材料對應(yīng)的維氏硬度及抗彎強(qiáng)度分別為47.68MPa和124.63 MPa。本文還對原始粉體制備方式對BN-Si C復(fù)相陶瓷材料燒結(jié)性能的影響進(jìn)行了研究。在燒結(jié)工藝一致(最佳燒結(jié)條件1750℃×90min,30MPa)的情況下,溶膠凝膠法制備的復(fù)合陶瓷材料晶粒小,氣孔率低,致密程度高。相比之下,機(jī)械混合法制備的復(fù)合陶瓷材料內(nèi)部發(fā)生了嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象。因此,溶膠凝膠法制備的粉體經(jīng)熱壓燒結(jié)后制備的復(fù)合陶瓷材料力學(xué)性能均好于機(jī)械混合法。相比于機(jī)械混合法,溶膠凝膠法更適合作為燒結(jié)高性能BN-SiC復(fù)合陶瓷材料的原始粉體制備方法。
【關(guān)鍵詞】：溶膠凝膠法 氮化硼 碳化硅 力學(xué)性能 復(fù)合陶瓷
【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
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章緒論11-28
• 1.1 前言11-12
• 1.2 六方氮化硼（h-BN）陶瓷的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用12-15
• 1.3 碳化硅（SiC）陶瓷的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用15-18
• 1.4 BN-SiC復(fù)合陶瓷材料的燒結(jié)制備方法18-22
• 1.4.1 原位合成法18-20
• 1.4.2 無壓燒結(jié)法20
• 1.4.3 熱壓燒結(jié)法20-22
• 1.5 BN-SiC納米陶瓷粉體的制備工藝22-26
• 1.5.1 機(jī)械混合法22-23
• 1.5.2 高分子網(wǎng)絡(luò)法23-24
• 1.5.3 溶膠凝膠法24-26
• 1.6 本課題研究的目的、意義和主要研究內(nèi)容26-28
• 1.6.1 本論文的目的和研究意義26-27
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容27-28
• 第2章實(shí)驗(yàn)原料、設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法28-46
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及檢測儀器29-30
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法30-41
• 2.3.1 溶膠凝膠法制備BN-SiC前驅(qū)體30-32
• 2.3.2 機(jī)械混合法制備BN-SiC前驅(qū)體32-34
• 2.3.3 BN-SiC復(fù)合粉體的合成34-36
• 2.3.4 復(fù)合粉體的除雜36-37
• 2.3.5 復(fù)合粉體的包覆37-38
• 2.3.6 熱壓燒結(jié)制備BN-SiC復(fù)合陶瓷38-41
• 2.4 復(fù)合陶瓷的燒結(jié)致密性及力學(xué)性能檢測41-44
• 2.4.1 復(fù)合陶瓷的密度41-42
• 2.4.2 復(fù)合陶瓷材料抗彎強(qiáng)度測試42-43
• 2.4.3 復(fù)合陶瓷材料硬度測試43-44
• 2.5 元素分析與組織結(jié)構(gòu)表征44-46
• 2.5.1 X射線物象分析44
• 2.5.2 掃描電鏡(SEM)觀察及成分EDS能譜分析44-46
• 第3章材料組織和力學(xué)性能的研究46-78
• 3.1 燒結(jié)溫度與BN-SiC復(fù)合陶瓷材料組織和力學(xué)性能的關(guān)系46-56
• 3.1.1 BN-SiC復(fù)合陶瓷材料致密度與燒結(jié)溫度的關(guān)系47-51
• 3.1.2 BN-SiC復(fù)合陶瓷材料硬度與燒結(jié)溫度的關(guān)系51-52
• 3.1.3 BN-SiC復(fù)合陶瓷材料抗彎強(qiáng)度與燒結(jié)溫度的關(guān)系52-54
• 3.1.4 不同燒結(jié)溫度下BN-SiC復(fù)合陶瓷材料斷口SEM觀察54-56
• 3.2 保溫時(shí)間與BN-SiC復(fù)合陶瓷材料組織和力學(xué)性能的關(guān)系56-65
• 3.2.1 BN-SiC復(fù)合陶瓷材料致密度與保溫時(shí)間的關(guān)系57-60
• 3.2.2 BN-SiC復(fù)合陶瓷材料硬度與保溫時(shí)間的關(guān)系60-62
• 3.2.3 BN-SiC復(fù)合陶瓷材料抗彎強(qiáng)度與保溫時(shí)間的關(guān)系62-64
• 3.2.4 不同保溫時(shí)間下BN-SiC復(fù)合陶瓷材料斷口SEM觀察64-65
• 3.3 SiC含量與BN陶瓷材料組織和力學(xué)性能的關(guān)系65-78
• 3.3.1 復(fù)合陶瓷材料致密程度與SiC含量的關(guān)系66-67
• 3.3.2 復(fù)合陶瓷材料硬度與SiC含量的關(guān)系67-69
• 3.3.3 復(fù)合陶瓷材料抗彎強(qiáng)度與SiC含量的關(guān)系69-70
• 3.3.4 不同SiC含量BN-SiC復(fù)合陶瓷材料微觀形貌觀察70-78
• 第4章原始粉體制備方式與復(fù)合陶瓷性能的關(guān)系78-84
• 4.1 原始粉體制備方法與材料致密程度的關(guān)系78-79
• 4.2 原始粉體制備方法對材料維氏硬度、抗彎強(qiáng)度的影響79-84
• 第5章結(jié)論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 在學(xué)期間研究成果90-91
• 致謝91-92

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