有机先驱体法制备SiBONC陶瓷的高温性能及析晶过程

通过有机聚合物先驱体法使用四氯化硅(SiCl4)、苯甲醛(PhCHO)、烷基胺(RNH2)、三氯化硼(BCl3)为原料,对SiO2基陶瓷进行了B,C,N的原子级掺杂,并用裂解制备的纳米陶瓷粉体热压烧结制备了一种硅基复合陶瓷.在气氛烧结炉中对粉体及块体材料的热稳定性及析晶情况进行研究.粉体及块体陶瓷材料在1700℃时仍保持非晶态,其析晶温度在1800℃以上,析出的主要物相为纳米级的SiC颗粒及少量BN,其质量损失率在1900℃时为4%左右.B,C,N的原子级掺杂有效的提高了硅基陶瓷的热稳定性和硅基陶瓷的析晶温度,由于纳米SiC颗粒的析出使SiO2基陶瓷的高温力学性能得到了提高.     

有机先驱体法制备SiBONC陶瓷的高温性能及析晶过程

通过有机聚合物先驱体法使用四氯化硅(SiCl4)、苯甲醛(PhCHO)、烷基胺(RNH2)、三氯化硼(BCl3)为原料,对SiO2基陶瓷进行了B,C,N的原子级掺杂,并用裂解制备的纳米陶瓷粉体热压烧结制备了一种硅基复合陶瓷.在气氛烧结炉中对粉体及块体材料的热稳定性及析晶情况进行研究.粉体及块体陶瓷材料在1700℃时仍保持非晶态,其析晶温度在1800℃以上,析出的主要物相为纳米级的SiC颗粒及少量BN,其质量损失率在1900℃时为4%左右.B,C,N的原子级掺杂有效的提高了硅基陶瓷的热稳定性和硅基陶瓷的析晶温度,由于纳米SiC颗粒的析出使SiO2基陶瓷的高温力学性能得到了提高.     

TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷的影响

利用原位反应热压工艺制备了B4C/Al2O3基复合陶瓷,研究了TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷力学性能和微观结构的影响.结果表明,当TiB2含量低于8.7％时,随原位反应生成的TiB2含量的增加,有效的促进了B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷的烧结,提高相对密度,改善了力学性能.当烧结温度低于1900℃时,其力学性能随烧结温度增加而提高;当超过1900℃时,其力学性能随烧结温度的提高而降低.在1900℃,60 min时,B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷获得最佳综合力学性能,其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为24.8 GPa、4.82 MPa·m1/2和445.2 MPa.     

前驱体法制备SiBONC陶瓷及其组织结构

以高含氢甲基硅油、乙二胺和三氯化硼为主要原料,通过前驱体法制备了一种SiBONC五元体系陶瓷,并对陶瓷粉体和陶瓷材料的物相及微观结构进行了分析研究.SiBONC先驱体在600℃至1000℃内实现了由有机向无机的完全转化.在氮气气氛保护下,先驱体在1000℃裂解制得一种非晶态陶瓷粉末,该陶瓷粉末在1700℃经热压烧结制得非晶陶瓷,陶瓷密度2.01g/cm3,抗弯强度185.15 MPa、断裂韧性2.55 MPa-m1/2、维氏硬度3.70 GPa.     

添加剂对原位合成SiC-BN复合陶瓷组织与性能的影响

研究了Al2O3和Y2O3作为添加剂对原位合成SiC-BN复合陶瓷组织与力学性能的影响.在含有添加剂(10ω/%)的情况下,以Si3N4,B4C和碳粉为原料的原位反应于1400℃开始进行,并在1700℃完成.在不含添加剂的情况下,反应在1900℃仍然没有完全完成.Al2O3-Y2O3添加剂可以在1760℃形成钇铝石榴石,同时二者可以同原始粉末中Si3N4或SiC颗粒表面的SiO2作用在1400℃形成Y-Al-Si-O液相,这可以加速原位反应的进行,并促进复合陶瓷的致密化.在SiC和BN含量相同情况下,含有添加剂的复合陶瓷密度和力学性能明显要高于不含添加剂的复合陶瓷.     

机械合金化与热压烧结法制备2Si-B-3C-N陶瓷

以Si_3N_4、B4C、C、Si等粉末为原料,采用机械合金化方法制备2Si-B-3C-N粉末,在氮气保护下1900 ℃, 40 Mpa热压烧结30 min获得2Si-B-3C-N陶瓷,研究了块体陶瓷微观组织结构与力学性能.高能球磨粉末在热压烧结后致密度达到了97.9%.热压烧结的2Si-B-3C-N陶瓷中主要含有等轴状的b-SiC和层片状的h-BCN相.BCN晶粒尺寸约为200 nm,SiC晶粒尺寸约为400～500 nm.BCN晶粒主要分布在SiC晶粒周围.2Si-B-3C-N陶瓷的室温抗弯强度、弹性模量、断裂韧性、硬度分别为446.6 Mpa、144.6 Gpa、5.10 Mpa×m~(1/2)和5.53 Gpa.在高温空气状态下,2Si-B-3C-N陶瓷的抗弯强度随温度的升高而降低,1000和1400 ℃下的抗弯强度分别为358.7和202.1 Mpa.     

SiBON陶瓷中BN晶片的析出与力学性能

在Si-O网络中掺杂B、N元素形成一种新型陶瓷材料SiBON,以便抑制SiO2析晶及提高SiO2耐热温度,并且通过从SiBON非晶粉末烧结中析出BN增强相的途径提高熔石英基陶瓷的力学性能。研究表明,烧结体物相组成为析出的h-BN和非晶态基体,其中1400、1600和1700℃烧结析出的h-BN形貌特征为近等轴颗粒、大片晶和小片晶。SiBON陶瓷具有远高于熔石英陶瓷的力学性能。强化机制为析出相对基体的界面切向压应力作用,而韧化机制为片晶的桥接和拔出。     

可加工B4C/BN复相陶瓷的制备与性能研究

采用热压烧结工艺制备了B4C/BN可加工复相陶瓷,热压烧结工艺参数为热压温度为1850℃,热压压力为30 MPa,保温时间为1 h.通过向B4C基体中加入不同含量的h-BN来研究h-BN的含量对所制备的B4C/BN复相陶瓷材料的力学性能和可加工性能的影响,并通过XRD和SEM来研究复相陶瓷的物相组成和显微结构.结果表明随着复相陶瓷中的h-BN含量的增加,B4C/BN复相陶瓷的密度逐渐降低;B4C/BN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性有所降低;复相陶瓷的维氏硬度大幅度降低;而硬度的降低导致了复相陶瓷的可加工性能得到显著的提高,当h-BN的含量高于20%(质量分数,下同)时,B4C/BN复相陶瓷具有良好的可加工性能.     

热压C-SiC-B4C-TiB2复合材料的组织与力学性能

以磷片石墨Cfg,SiC,B4C和TiO2为原料,热压合成C-SiC-B4C-TiB2复合材料,研究不同Cfg含量和热压温度对复合材料显微组织和力学性能的影响规律.结果表明烧结过程中TiO2与B4C反应原位生成TiB2;复合材料的密度和抗弯强度随着热压温度的升高而增加,却随着Cfg含量的增加而降低,随着热压温度的升高和Cfg含量的增加,复合材料的断裂韧性则提高;在2 000 ℃,25 MPa下热压时,Cfg含量为20%(质量分数)的复合材料其体积密度为2.81 g/cm3,抗弯强度为236.7 MPa,断裂韧性为5.3 Mpa·m1/2,Cfg含量为65%含量的复合材料的体积密度为2.42 g/cm3、抗弯强度为103.6 MPa、断裂韧性为8.1 Mpa·m1/2;复合材料的致密化程度和陶瓷晶粒随热压温度的升高而增大,复合材料中Cfg层状分布结构随Cfg含量的增加更加明显;复合材料中Cfg弱界面分层诱导韧化作用及第二相TiB2和陶瓷基体热膨胀系数不匹配所产生的残余应力导致的裂纹偏转作用是复合材料断裂韧性提高的主要原因.     

Ce掺杂0.9Bi4Ti3O12 - 0.1K0.5Na0.5NbO3铋层状陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了CeO2掺杂0.9Bi4Ti3O12–0.1K0.5Na0.5NbO3(BTO-KNN) 铋层状陶瓷材料。系统研究了CeO2掺杂对BTO-KNN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响. 结果表明：所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构;BTO-KNN基陶瓷的压电性能随着CeO2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO2掺量为0.75 wt% 时,样品具有最佳的电性能: d33=28 pC/N,介电损耗tan δ=0.29%,机械品质因数Qm = 2897,剩余极化强度Pr = 11.83 μC/cm2,且居里温度 Tc 高达615 ℃;研究结果表明CeO2掺杂0.9Bi4Ti3O12–0.1K0.5Na0.5NbO3铋层状陶瓷是种潜在的高温陶瓷材料。