基于高分子网络法热压烧结制备BN-SiC复相陶瓷材料的研究

发布时间：2017-04-16 16:24

  本文关键词：基于高分子网络法热压烧结制备BN-SiC复相陶瓷材料的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文以BN为基体相,SiC为第二相,通过三种不同的工艺方法合成三种BN-SiC复合粉体,并将获得的BN-SiC复合粉体通过热压烧结方法制备出BN-SiC复合陶瓷,最后对其烧结致密性和致密化机理、力学性能以及显微组织进行了理论分析,系统的研究了烧结温度、保温时间以及SiC含量对BN-SiC复合陶瓷显微结构和力学性能的影响,同时对BN-Si C复合陶瓷的强度分布规律进行了统计分析。本文在测量BN-SiC复合陶瓷的一系列性能时,利用了X射线衍射仪、场发射扫描电镜和透射电镜进行物相分析和显微组织的观察,利用阿基米德原理、三点弯曲法和维氏硬度测量仪来表征其致密性、抗弯强度和硬度特征。研究结果表明,对于由高分子网络法制备的BN-SiC复合粉体烧结制备的陶瓷材料而言,当烧结温度为1750℃时,复合材料的相对密度、抗弯强度和硬度都达到最佳,分别为74.19%、69.02MPa和374.54MPa;当保温时间为120min时,BN-SiC复合陶瓷的致密化程度最好,为81.48%;抗弯强度和硬度也达到最好的效果,分别为:98.29MPa和423.81MPa;同时还发现通过不同方法制备的复合粉体经热压烧结后会得到性能各异的复合陶瓷材料,在相同的工艺下(1750℃×120min,30MPa),由高分子网络法制备的BN-SiC复合粉体烧结制备的陶瓷材料的烧结致密性和力学性能都好于由机械混合法和球磨混料法制备的BN-SiC复合陶瓷,最后探讨了SiC含量对复合陶瓷烧结性能的影响,当SiC含量为30%时,BN-SiC复合陶瓷的致密化程度最佳,相对密度为84.95%;同时其力学性能也表现出最好,抗弯强度和硬度分别为:132.23MPa和777.356MPa。本文的主要创新点是利用高分子网络法制备的高活性复合粉体,降低烧结温度和提高力学性能,为BN-SiC的推广应用奠定基础。
【关键词】：氮化硼 碳化硅 热压烧结 复合陶瓷
【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
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-30
• 1.1 前言10-11
• 1.2 课题研究背景11-15
• 1.3 BN-SiC复合陶瓷的研究进展15-24
• 1.3.1 BN-SiC复合陶瓷的结构、性能及应用15-20
• 1.3.2 BN-SiC复合陶瓷的制备20-21
• 1.3.3 热压烧结制备BN-SiC复合陶瓷及性能分析21-24
• 1.4 热压烧结法24-27
• 1.4.1 热压烧结机理24-25
• 1.4.2 热压烧结制备复合陶瓷的影响因素25-27
• 1.5 主要研究内容、目的及意义27-30
• 第2章 实验原料、方法及实验设备30-44
• 2.1 实验原料30
• 2.2 实验方法30-39
• 2.2.1 高分子网络法制备BN-SiC粉体31-34
• 2.2.2 机械混合法制备BN-SiC复合陶瓷粉体34-35
• 2.2.3 球磨混料法制备BN-SiC复合粉体35-36
• 2.2.4 热压烧结BN-SiC复合陶瓷36-39
• 2.3 实验仪器及设备39-40
• 2.4 复合陶瓷的物理性能及力学性能检测40-42
• 2.4.1 复合陶瓷的密度40-41
• 2.4.2 抗弯强度测试41
• 2.4.3 维氏硬度41-42
• 2.5 复合陶瓷材料的成分分析及组织结构42-44
• 2.5.1 X射线物相分析42-43
• 2.5.2 扫描电镜(SEM)观察及成分EDS能谱分析43
• 2.5.3 透射电子显微镜观察43-44
• 第3章 BN-SiC复合陶瓷材料组织和力学性能的研究44-80
• 3.1 烧结温度对BN-SiC复合陶瓷材料组织和性能的影响44-56
• 3.1.1 烧结温度对物相组成的影响45-46
• 3.1.2 烧结温度对致密度的影响46-49
• 3.1.3 烧结温度对力学性能的影响49-50
• 3.1.4 显微组织分析50-56
• 3.2 保温时间对BN-SiC复合陶瓷材料组织和性能的影响56-65
• 3.2.1 保温时间对密度的影响58-59
• 3.2.2 保温时间对硬度和抗弯强度的影响59-60
• 3.2.3 保温时间对微观形貌的影响60-65
• 3.3 SiC含量对BN陶瓷材料组织和性能的影响65-78
• 3.3.1 SiC含量对致密度的影响66-67
• 3.3.2 SiC含量对力学性能的影响67-68
• 3.3.3 SiC含量对组织形貌的影响68-78
• 小结78-80
• 第4章 高分子网络法对烧结性能的影响80-86
• 第5章 BN-SiC复合陶瓷断裂强度统计分布86-92
• 第6章 结论92-94
• 参考文献94-98
• 在学期间研究成果98-100
• 致谢100-101

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