MASiBCN陶瓷的高溫氧化規(guī)律與機(jī)理.pdf

1、SiBCN陶瓷因其優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景使對(duì)其的研究成為陶瓷領(lǐng)域的熱點(diǎn),但目前缺乏對(duì)SiBCN塊體陶瓷抗氧化性及微觀結(jié)構(gòu)對(duì)抗氧化性的影響的研究。本文研究了在1100°C至1500°C下,SiBCN陶瓷的氧化行為、氧化動(dòng)力學(xué)、氧化過程中BN(C)相對(duì)抗氧化性的影響及氧的擴(kuò)散過程,為SiBCN在空氣下的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持,并為研究高抗氧化性材料提供新思路。
　　通過機(jī)械合金化法及熱壓燒結(jié)工藝制備了塊體MASiBCN陶瓷、MASiC陶

2、瓷和MASiC-BN復(fù)合陶瓷。利用SEM對(duì)比研究了三種MA陶瓷在1100°C,1300°C和1500°C下的氧化層表面與斷口截面形貌隨氧化時(shí)間由1h至20h的演化規(guī)律。MASiBCN陶瓷氧化層成分主要是方石英與非晶的SiO2。MASiBCN陶瓷在1300°C20h或1500°C10h以后表面才產(chǎn)生嚴(yán)重起泡現(xiàn)象,而MASiC-BN陶瓷在1300°C1h就發(fā)生了嚴(yán)重的起泡現(xiàn)象。MASiBCN陶瓷氧化層在1100°C到1500°C均與基體結(jié)合

3、良好,界面處沒有出現(xiàn)孔洞,而MASiC陶瓷在1500°C下氧化層與基體處出現(xiàn)了小的孔洞。MASiBCN陶瓷的氧化層在1100°C到1500°C均保持均勻致密,而MASiC-BN陶瓷在1300°C后隨著氧化時(shí)間或氧化溫度的提高,氧化層變得疏松多孔。
　　XPS分析表明在1100°C至1500°C流動(dòng)空氣中氧化1h后的MASiBCN陶瓷表面殘留的B元素主要均以C-B-N鍵形式結(jié)合,而不是氧化前占主要鍵合類型的B-N鍵,證實(shí)了C-B-N

4、鍵在高溫氧化性條件下較B-N有更好的化學(xué)穩(wěn)定性。MASiBCN陶瓷氧化過程的脫碳現(xiàn)象是在氧氣存在的條件下BN(C)相中的C元素優(yōu)先發(fā)生氧化所致。同位素氧化研究表明,1100°C下氧在MASiBC-N陶瓷氧化層中的擴(kuò)散方式不是如MASiC中的氧分子間隙擴(kuò)散而是晶格置換擴(kuò)散。估算得的氧在MASiBCN陶瓷氧化層中的擴(kuò)散系數(shù)略大于其在方石英晶體中的擴(kuò)散系數(shù)。TEM觀察表明,MASiBCN在1300°C下的氧化層與基體結(jié)合良好,為單層結(jié)構(gòu),氧化