熱壓燒結(jié)BN基復(fù)合陶瓷的力學(xué)與物理性能.pdf

1、本文以h-BN陶瓷作為基體材料，加入不同含量和尺寸的SiO2、AlN或Si3N4作第二相，采用熱壓燒結(jié)工藝制備了一系列 BN基復(fù)合陶瓷，利用XRD、SEM和TEM等分析手段及萬能實驗機、激光熱導(dǎo)儀等設(shè)備，全面分析了第二相種類及顆粒尺寸對BN基復(fù)合陶瓷微觀組織，力學(xué)，熱學(xué)及介電性能的影響，擬為防熱透波一體化陶瓷材料與構(gòu)件的研制開發(fā)提供參考。
　　結(jié)果表明，熱壓燒結(jié)制備出的一系列BN基復(fù)合陶瓷中，SiO2以非晶態(tài)的形式與AlN或Si3

2、N4穩(wěn)定的存在于基體中，h-BN呈片狀分布，交叉堆疊形成卡片房式結(jié)構(gòu)。該系列材料的致密度在70.1％~92.5%之間變化，純BN的致密度反而最高，達到92.5%，在本文熱壓燒結(jié)條件下，引入的第二相分布于基體中，阻礙了復(fù)合陶瓷的致密化。第二相顆粒尺寸的減小降低復(fù)合陶瓷的致密度。
　　BN基復(fù)合陶瓷的抗彎強度和彈性模量與材料的致密度保持了一致的變化趨勢，而由于AlN顆粒的增韌作用，使復(fù)合引入AlN和SiO2的復(fù)合陶瓷斷裂韌性超過基體

3、BN，達到1.56MPa·m1/2。第二相顆粒尺寸的減小不同程度提高了復(fù)合陶瓷的抗彎強度和斷裂韌性，該系列材料的抗彎強度和斷裂韌性最高達到136.9MPa和1.68MPa·m1/2，但對彈性模量的影響不大。
　　隨著溫度的升高，BN基復(fù)合陶瓷的等壓熱容單調(diào)遞增，而熱擴散系數(shù)和熱導(dǎo)率單調(diào)遞減。在同一溫度下，第二相的引入使復(fù)合陶瓷的等壓熱容，熱擴散系數(shù)和熱導(dǎo)率降低。第二相顆粒尺寸的減小有利于降低復(fù)合陶瓷的熱導(dǎo)率。
　　BN基復(fù)合

4、陶瓷的熱膨脹系數(shù)隨溫度的升高單調(diào)遞增，在同一溫度下，同時引入AlN或Si3N4及SiO2作第二相的復(fù)合陶瓷的熱膨脹系數(shù)較高。四種材料的平均線熱膨脹系數(shù)在1.2~2.0×10-6·K-1區(qū)間變化。在低溫區(qū)域，復(fù)合陶瓷出現(xiàn)了負膨脹，這為材料具有良好的抗熱震性提供保證。第二相顆粒尺寸的減小有利于降低材料的熱膨脹系數(shù)。
　　BN基復(fù)合陶瓷的介電常數(shù)和介電損耗正切隨頻率的變化基本保持定值，在同一頻率下，第二相的引入使復(fù)合陶瓷的介電常數(shù)減小，