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文檔簡介
1、本文以h-BN、非晶SiO2、α-Al2O3粉體為原料,在1650℃/30MPa/1hAr氣保護條件下熱壓燒結(jié)制備了不同組分的BN-SiO2-Al2O3系陶瓷復(fù)合材料。利用DSC、XRD、SEM、TEM等分析手段和三點彎曲、淬水熱震和等離子體發(fā)動機等離子體羽流濺射等技術(shù),系統(tǒng)研究了BN含量對其顯微組織、力學(xué)性能、熱學(xué)性能、抗熱震性能和抗等離子濺射性能的影響規(guī)律及機理。結(jié)果表明,熱壓燒結(jié)制備的該系陶瓷復(fù)合材料中,h-BN穩(wěn)定存在,非晶Si
2、O2和α-Al2O3反應(yīng)生成莫來石。當(dāng)BN含量為10vol.%40vol.%時,材料中含BN,莫來石和Al2O3三相;殘留Al2O3呈球形鑲嵌于連續(xù)莫來石晶粒內(nèi),并使其產(chǎn)生大量位錯,隨BN含量增加,莫來石中位錯密度逐漸降低。當(dāng)BN含量為50vol.%和60vol.%時,該系材料中主要含有BN,莫來石和非晶SiO2三相,莫來石晶粒變?yōu)橐?guī)則的等軸狀,但大小不均勻,分布在非晶SiO2和h-BN之間,且其中已看不到位錯;BN晶粒則為層片狀,其中
3、有豐富的層錯。BN含量增加,復(fù)合材料密度、維氏硬度逐漸下降,顯氣孔率隨BN含量增加逐漸升高,但都低于0.5%。抗彎強度、彈性模量和斷裂韌性則先升高后下降,在BN為40vol.%時達到峰值,分別為284.3MPa,257GPa和3.99MPa?m1/2。BN含量為20vol.%和30vol.%時,復(fù)合材料的等壓比熱隨溫度增加呈單調(diào)遞增趨勢;其他含量時,隨溫度增加,則先增后降。1000℃時,含30vol.%BN的該系陶瓷復(fù)合材料等壓比熱最高
4、,為1.4J·g-1·K-1。當(dāng)BN為10vol.%時復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)最高,BN為20vol.%50vol.%時非常接近,BN為60vol.%時最低。BN為60vol.%時復(fù)合材料熱導(dǎo)率最低,其余規(guī)律不明顯。該系陶瓷復(fù)合材料熱震后強度普遍降低,而BN含量為60vol.%時殘余抗彎強度卻顯著提高,800℃,1000℃溫差熱震后的殘余抗彎強度分別為原始抗彎強度的134.5%,125.8%,表現(xiàn)出最優(yōu)的抗熱震性。BN-SiO2-Al2O3
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