碳氮化法合成Si-B-C-N和Si-Ti-C-N复合陶瓷粉末的研究

发布时间：2023-02-27 18:26

　　碳氮化硅(Si CN)材料是一种具有高硬度、抗腐蚀等优异性能的非氧化物陶瓷材料。聚合物前驱体法制备的SiCN材料为亚稳态,其在高温工作环境中会分解为SiC和Si3N4,需要引入其他元素以提高SiCN材料的高温稳定性和抗氧化性等性能。本论文选用硼元素和钛元素作为引入元素,利用碳氮化法合成Si-B-C-N和Si-Ti-C-N复合陶瓷粉末。借助X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试与表征方法,研究合成产物的物相组成、化学键组成和显微结构,利用热重-差热分析产物的氧化增重。分别探讨了合成温度和原料的元素配比对合成Si-B-C-N和Si-Ti-C-N复合陶瓷粉末的影响。研究表明:以淀粉、硅粉和碳化硼为原料,在流动氮气中高温反应合成Si-B-C-N粉末,其主要物相为α/β-SiC、SiCN和BN(C)。价键分析显示:各原料发生了一系列反应,合成产物中除了Si-C和B-N键外,还含有特征键C-N和B-C-N。过高的合成温度导致C-N键含量的降低,1550oC是最适宜的合成温度。合成的Si-B-C-N粉体为BN(C)相均匀分布在纳米SiC/SiCN晶界的...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 Si-X-C-N材料的结构与组成
        1.2.1 SiCN材料的结构与组成
        1.2.2 TiCN材料的结构与组成
        1.2.3 Si-B-C-N材料的结构与组成
        1.2.4 Si-Ti-C-N材料的结构与组成
    1.3 Si-X-C-N材料制备方法
        1.3.1 聚合物前驱体热解法
        1.3.2 机械合金化法
        1.3.3 薄膜和涂层材料的制备方法
        1.3.4 碳氮化法
    1.4 Si-X-C-N材料的性能和应用
        1.4.1 三元碳氮化物材料的性能
        1.4.2 Si-B-C-N材料的性能
    1.5 论文的研究内容
第2章 实验过程及分析方法
    2.1 原料与实验设备
    2.2 实验过程
    2.3 表征仪器
第3章 碳氮化法合成Si-B-C-N复合陶瓷粉末
    3.1 合成温度对制备Si-B-C-N复合陶瓷粉末的影响
        3.1.1 合成温度对合成产物物相组成的影响
        3.1.2 合成温度对合成产物化学键组成的影响
        3.1.3 合成温度对合成产物显微结构的影响
        3.1.4 不同温度合成产物的抗氧化性
    3.2 硅硼元素配比对合成Si-B-C-N复合陶瓷粉末的影响
        3.2.1 硅硼元素配比对合成产物物相组成的影响
        3.2.2 硅硼元素配比对合成产物化学键组成的影响
        3.2.3 硅硼元素配比对合成产物显微结构的影响
        3.2.4 不同硅硼元素配比合成产物的抗氧化性
    3.3 碳元素含量对合成Si-B-C-N复合陶瓷粉末的影响
        3.3.1 碳元素含量对Si-B-C-N复合陶瓷粉末物相组成的影响
        3.3.2 碳元素含量对Si-B-C-N复合陶瓷粉末化学键组成的影响
        3.3.3 碳元素含量对Si-B-C-N复合陶瓷粉末显微结构的影响
        3.3.4 不同碳元素含量合成产物的抗氧化性
    3.4 小结
第4章 碳氮化法合成Si-Ti-C-N复合陶瓷粉末
    4.1 合成温度对合成TiCN粉末的影响
        4.1.1 合成温度对合成产物物相组成的影响
        4.1.2 合成温度对合成产物化学键组成的影响
        4.1.3 合成产物的显微结构
        4.1.4 不同温度合成产物的抗氧化性
    4.2 合成温度对合成Si-Ti-C-N复合陶瓷粉末的影响
        4.2.1 合成温度对合成产物物相组成的影响
        4.2.2 合成温度对合成产物化学键组成的影响
        4.2.3 Si-Ti-C-N复合陶瓷粉末的显微结构
    4.3 钛硅元素配比对合成Si-Ti-C-N复合陶瓷粉末的影响
        4.3.1 钛硅元素配比对合成产物物相的影响
        4.3.2 不同钛硅元素配比合成产物的抗氧化性
    4.4 小结
第5章 总结
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3751227