原位反應(yīng)制備SiC-B4C復(fù)相陶瓷材料.pdf

1、碳化硼陶瓷具有密度小、硬度高、高模量、高耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化性好以及優(yōu)良的中子吸收性能等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于防彈材料、耐磨和自潤(rùn)滑材料、切割研磨工具、防輻射材料和原子反應(yīng)堆控制和屏蔽材料等。碳化硼是共價(jià)鍵很強(qiáng)的陶瓷材料，共價(jià)鍵比例占90％以上，另外碳化硼的塑性較差，晶界移動(dòng)阻力大，固態(tài)時(shí)表面張力小，這些決定了碳化硼是一種極難燒結(jié)的陶瓷材料。為了提高材料的性能，采用加入納米第二相的方法，加入的納米第二相主要存在于基體晶粒之間或基體顆粒之內(nèi)

2、，從而對(duì)陶瓷材料起到增韌補(bǔ)強(qiáng)的作用，也可以有效的提高材料的燒結(jié)活性。
　　 本文采用陶瓷前軀體原位反應(yīng)法制備SiC-B4C復(fù)相陶瓷材料，其燒結(jié)工藝主要采用放電等離子燒結(jié)和熱壓燒結(jié)兩種燒結(jié)方法，并對(duì)材料進(jìn)行分析表征，研究其結(jié)構(gòu)性能之間的關(guān)系。
　　 首先通過(guò)陶瓷前軀體聚碳硅烷熱解制備SiC，在研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)聚碳硅烷的熱解產(chǎn)物包括SiC和C，為了除去產(chǎn)生的C，分別通過(guò)添加Si粉和B粉使之在一定的溫度下與C反應(yīng)生成相應(yīng)的Si

3、C和B4C，研究發(fā)現(xiàn):在1500℃時(shí)，Si粉與C可以反應(yīng)生成SiC，B粉和熱解產(chǎn)物中的石墨原位反應(yīng)生成B4C，在1400℃時(shí)B粉和C可以反應(yīng)生成B4C，1900℃時(shí)，出現(xiàn)了一定的燒結(jié)現(xiàn)象。
　　 通過(guò)在聚碳硅烷中加入B粉，在840℃下熱解后生成SiC/C/B復(fù)合粉末，再進(jìn)行放電等離子燒結(jié)，最佳的燒結(jié)工藝參數(shù)為燒結(jié)溫度1750℃，燒結(jié)時(shí)間為5min，燒結(jié)壓力為30Mpa，致密度達(dá)到96.7％，硬度達(dá)到8.03GPa。比較原位反應(yīng)制

4、備的SiC/B4C復(fù)相陶瓷材料和采用SiC、B4C原始粉料直接燒結(jié)制備的SiC/B4C復(fù)相陶瓷材料，原位反應(yīng)制備的SiC/B4C復(fù)相陶瓷可以得到更好的性能，同時(shí)降低了燒結(jié)溫度。
　　 將840℃熱解后生成SiC/C/B復(fù)合粉末進(jìn)行熱壓燒結(jié)，最佳的熱壓燒結(jié)工藝為燒結(jié)溫度1950℃，燒結(jié)時(shí)間為60min，燒結(jié)壓力為30Mpa，致密度達(dá)到96.88％，硬度達(dá)到21GPa。熱壓原位反應(yīng)制備的SiC/B4C復(fù)相陶瓷材料和SPS原位反應(yīng)制備