本文關鍵詞：基于網絡法無壓燒結BN-SiC復相陶瓷的組織與性能研究

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【摘要】：氮化硼陶瓷材料擁有耐高溫、抗腐蝕等良好的特性,由于相鄰原子層之間僅靠微小的范德華力連接,所以氮化硼陶瓷材料的晶體結構通常呈現片層狀,容易剝離,這種層狀結構及共價鍵的存在使氮化硼陶瓷很難致密,所以通常需要較高的燒結溫度。為降低燒結溫度,本文通過添加液相,采用無壓液相燒結方式制備出BN-SiC復相陶瓷,并研究了燒結溫度、保溫時間、燒結助劑含量和第二相碳化硅含量對BN-SiC復相陶瓷的燒結性能、力學性能和顯微組織的影響,另外還對比研究了機械混合法和網絡法這兩種方法對氮化硼基復相陶瓷BN-SiC的燒結性能、力學性能和顯微組織的影響。實驗研究表明,采用網絡法制備的BN-SiC復相陶瓷粉體經200MPa冷等靜壓成型后,在保溫時間(30min)一定條件下,分別在1650℃、1700℃、1750℃、1800℃和1850℃下燒結,得出最佳燒結溫度為1700℃;為確定最佳保溫時間,在燒結溫度(1700℃)一定條件下研究了保溫時間(10min、30min、60min、90min)對BN-SiC復相陶瓷材料燒結性能的影響,結果表明最佳保溫時間為30min,此時獲得陶瓷樣品的密度和抗彎強度最高,即69.55%和59MPa。為了獲得高致密及高性能的BN-SiC復相陶瓷,本實驗添加一定配比Al2O3和Y2O3混合物作為燒結助劑來降低燒結溫度。當燒結助劑添加含量低于8 wt%時,陶瓷制品的致密性和抗彎強度隨添加含量的增加而提高,加入質量百分比為8 wt%的燒結助劑時兩者均獲得最大值;當燒結助劑添加量高于8 wt%,隨添加量升高BN-SiC復相陶瓷的致密性和抗彎強度逐漸降低,最佳添加含量為8wt%。此外,在上述最佳工藝條件下,即燒結溫度、保溫時間和燒結助劑含量分別為1700℃、30min及8wt%,制備BN-SiC陶瓷材料并研究了第二相SiC對其燒結性能的影響,結果表明,當第二相SiC添加含量為30wt%時,燒結性能最好,相對密度、抗彎強度以及硬度分別為74%、74MPa、635MPa。本文還對比了機械混合法和網絡法對氮化硼基復相陶瓷的燒結性能、力學性能和顯微組織的影響。研究表明,網絡法粉體與機械混合法粉體的燒結致密化程度隨燒結溫度的變化基本一致,但是不論燒結溫度如何變化,前者的燒結致密化程度要遠高于后者,即網絡法粉體的燒結性能要好于機械混合法粉體。以網絡法粉體為原料的BN-SiC陶瓷制品的晶粒細小,分布均勻,接觸緊密;而以機械混合法粉體為原料的BN-SiC陶瓷制品的晶粒粗大,團聚嚴重,晶粒之間孔隙較大。
【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】：TQ174.758.22

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