基于网络法无压烧结BN-SiC复相陶瓷的组织与性能研究

发布时间：2017-12-13 10:26

  本文关键词：基于网络法无压烧结BN-SiC复相陶瓷的组织与性能研究

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【摘要】：氮化硼陶瓷材料拥有耐高温、抗腐蚀等良好的特性,由于相邻原子层之间仅靠微小的范德华力连接,所以氮化硼陶瓷材料的晶体结构通常呈现片层状,容易剥离,这种层状结构及共价键的存在使氮化硼陶瓷很难致密,所以通常需要较高的烧结温度。为降低烧结温度,本文通过添加液相,采用无压液相烧结方式制备出BN-SiC复相陶瓷,并研究了烧结温度、保温时间、烧结助剂含量和第二相碳化硅含量对BN-SiC复相陶瓷的烧结性能、力学性能和显微组织的影响,另外还对比研究了机械混合法和网络法这两种方法对氮化硼基复相陶瓷BN-SiC的烧结性能、力学性能和显微组织的影响。实验研究表明,采用网络法制备的BN-SiC复相陶瓷粉体经200MPa冷等静压成型后,在保温时间(30min)一定条件下,分别在1650℃、1700℃、1750℃、1800℃和1850℃下烧结,得出最佳烧结温度为1700℃;为确定最佳保温时间,在烧结温度(1700℃)一定条件下研究了保温时间(10min、30min、60min、90min)对BN-SiC复相陶瓷材料烧结性能的影响,结果表明最佳保温时间为30min,此时获得陶瓷样品的密度和抗弯强度最高,即69.55%和59MPa。为了获得高致密及高性能的BN-SiC复相陶瓷,本实验添加一定配比Al2O3和Y2O3混合物作为烧结助剂来降低烧结温度。当烧结助剂添加含量低于8 wt%时,陶瓷制品的致密性和抗弯强度随添加含量的增加而提高,加入质量百分比为8 wt%的烧结助剂时两者均获得最大值;当烧结助剂添加量高于8 wt%,随添加量升高BN-SiC复相陶瓷的致密性和抗弯强度逐渐降低,最佳添加含量为8wt%。此外,在上述最佳工艺条件下,即烧结温度、保温时间和烧结助剂含量分别为1700℃、30min及8wt%,制备BN-SiC陶瓷材料并研究了第二相SiC对其烧结性能的影响,结果表明,当第二相SiC添加含量为30wt%时,烧结性能最好,相对密度、抗弯强度以及硬度分别为74%、74MPa、635MPa。本文还对比了机械混合法和网络法对氮化硼基复相陶瓷的烧结性能、力学性能和显微组织的影响。研究表明,网络法粉体与机械混合法粉体的烧结致密化程度随烧结温度的变化基本一致,但是不论烧结温度如何变化,前者的烧结致密化程度要远高于后者,即网络法粉体的烧结性能要好于机械混合法粉体。以网络法粉体为原料的BN-SiC陶瓷制品的晶粒细小,分布均匀,接触紧密;而以机械混合法粉体为原料的BN-SiC陶瓷制品的晶粒粗大,团聚严重,晶粒之间孔隙较大。
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.758.22

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