SPS反應燒結碳化硼陶瓷.pdf

1、論文采用放電等離子燒結(SPS)技術，通過硼粉和碳粉的反應燒結制備了碳化硼陶瓷材料，重點研究了不同SPS燒結溫度對碳化硼陶瓷的致密度、物相和顯微結構等的影響。當燒結溫度為1700℃時，材料的相對密度為90％；燒結溫度提高到1900℃時，致密度可達95％，均低于傳統(tǒng)燒結方法達到相同致密度時的燒結溫度。 反應燒結所得的碳化硼陶瓷材料具有晶粒細小的顯微結構，透射電鏡觀察發(fā)現晶粒中有明暗條紋，分析認為這些條紋是晶粒中存在一些層錯、孿晶等

2、面缺陷所引起的。 經過系列制備實驗，得到了反應燒結碳化硼陶瓷的化學成分偏離的經驗曲線，利用該曲線通過改變原料中的硼/碳配比，可有效控制燒結體中的化學組成。 利用X-射線衍射(XRD)和光電子能譜分析(XPS)分析了原料組成對反應燒結碳化硼陶瓷物相以及材料中各原子化學環(huán)境的影響。當原料中的硼/碳比提高時，反應燒結碳化硼分子中的碳原子逐漸被硼原子所取代，晶格主鏈和二十面體上的B-B鍵的份額有增加，而C-B鍵和C-C鍵隨之消失

3、，其所占份額下降。 通過對X-射線衍射譜圖的分析以及Rietveld全譜擬合分析，精確計算了材料的晶格常數，發(fā)現反應燒結碳化硼的晶胞結構偏重于B<,13>C<,2>的理論結構。其主要物相為B<,4>C和B<,13>C<,2>。 采用多種測試手段對反應燒結碳化硼陶瓷的結構進行了分析和表征，并探討了其燒結致密化機理，指出反應燒結包括四個過程：反應物之間的混合接觸并產生表面效應；化學反應；新物相的生成；晶體成長的結構缺陷的校正