Si-B-C-N-Zr機(jī)械合金化粉末及陶瓷的組織結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、本文以立方硅粉,六方氮化硼粉,石墨,硼粉,金屬鋯粉為原料,采用機(jī)械合金化方法,分兩種工藝制備了Si-B-C-N-Zr粉末。分析了Zr粉和B粉含量,以及球磨工藝對(duì)粉末的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。采用熱壓燒結(jié)制備了Si-B-C-N-Zr塊狀陶瓷,并系統(tǒng)研究了燒結(jié)溫度,Zr,B含量以及球磨工藝對(duì)陶瓷的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。對(duì)獲得的Si-B-C-N-Zr陶瓷進(jìn)行氧化試驗(yàn),研究了不同溫度,不同Zr,B含量情況下Si-B-C-N-Zr陶瓷的氧化行為并分

2、析了其氧化機(jī)制。
　　研究表明,原料粉末經(jīng)高能球磨后實(shí)現(xiàn)了非晶化,隨Zr,B含量的增加,粉末非晶度降低。其中,將Zr粉和B粉球磨后再與其他原料混合球磨,或?qū)⑺性显陂_(kāi)始就一起球磨對(duì)獲得的粉末的形貌,粒度,化學(xué)鍵并無(wú)明顯影響。所有粉末粒度均小于1μm,但均發(fā)生了不同程度的團(tuán)聚,團(tuán)聚體尺寸為幾十個(gè)微米。隨Zr,B含量的增加,粉末中值粒徑稍微增大。粉末含有Si-C,B-N,B-N-C,C-C,Zr-B,Zr-O化學(xué)鍵。
　　燒結(jié)

3、溫度從1800℃提高到1900℃對(duì)陶瓷的致密度影響不大,但可以稍微提高陶瓷的力學(xué)性能;當(dāng)提高到2000℃時(shí),可以顯著的提高材料的致密度和力學(xué)性能,但同時(shí)材料中氧化物雜質(zhì)增多。燒結(jié)溫度的改變對(duì)材料的物相組成,微觀形貌無(wú)明顯影響。不同溫度熱壓燒結(jié)后陶瓷的含有SiC,BN(C),ZrB2,ZrN,和少量ZrOx或ZrO2相。Zr,B的含量,以及不同球磨工藝對(duì)熱壓燒結(jié)后陶瓷的物相組成,微觀形貌無(wú)明顯影響。Zr,B的含量對(duì)陶瓷的力學(xué)性能影響比較復(fù)

4、雜,Zr,B的含量增加可以提高陶瓷的抗彎強(qiáng)度和維氏硬度,但彈性模量降低。Si-B-C-N-Zr陶瓷斷裂韌性均較差,在3MPa·m1/2左右。采用不同球磨工藝制備的粉末在熱壓燒結(jié)以后陶瓷的力學(xué)性能接近。
　　Si-B-C-N-Zr陶瓷在1100℃,1200℃,1300℃氧化1h后,材料的表面物相相同,主要為ZrSiO4,有少量的ZrO2和SiO2。不同溫度氧化以后形貌和截面形貌存在巨大差別,在1100℃和1300℃氧化以后材料表面有