熱壓燒結(jié)BN基復(fù)合陶瓷的力學(xué)與物理性能.pdf

1、本文以h-BN陶瓷作為基體材料，加入不同含量和尺寸的SiO2、AlN或Si3N4作第二相，采用熱壓燒結(jié)工藝制備了一系列 BN基復(fù)合陶瓷，利用XRD、SEM和TEM等分析手段及萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)、激光熱導(dǎo)儀等設(shè)備，全面分析了第二相種類及顆粒尺寸對(duì)BN基復(fù)合陶瓷微觀組織，力學(xué)，熱學(xué)及介電性能的影響，擬為防熱透波一體化陶瓷材料與構(gòu)件的研制開(kāi)發(fā)提供參考。
　　結(jié)果表明，熱壓燒結(jié)制備出的一系列BN基復(fù)合陶瓷中，SiO2以非晶態(tài)的形式與AlN或Si3

2、N4穩(wěn)定的存在于基體中，h-BN呈片狀分布，交叉堆疊形成卡片房式結(jié)構(gòu)。該系列材料的致密度在70.1％~92.5%之間變化，純BN的致密度反而最高，達(dá)到92.5%，在本文熱壓燒結(jié)條件下，引入的第二相分布于基體中，阻礙了復(fù)合陶瓷的致密化。第二相顆粒尺寸的減小降低復(fù)合陶瓷的致密度。
　　BN基復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度和彈性模量與材料的致密度保持了一致的變化趨勢(shì)，而由于AlN顆粒的增韌作用，使復(fù)合引入AlN和SiO2的復(fù)合陶瓷斷裂韌性超過(guò)基體

3、BN，達(dá)到1.56MPa·m1/2。第二相顆粒尺寸的減小不同程度提高了復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性，該系列材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性最高達(dá)到136.9MPa和1.68MPa·m1/2，但對(duì)彈性模量的影響不大。
　　隨著溫度的升高，BN基復(fù)合陶瓷的等壓熱容單調(diào)遞增，而熱擴(kuò)散系數(shù)和熱導(dǎo)率單調(diào)遞減。在同一溫度下，第二相的引入使復(fù)合陶瓷的等壓熱容，熱擴(kuò)散系數(shù)和熱導(dǎo)率降低。第二相顆粒尺寸的減小有利于降低復(fù)合陶瓷的熱導(dǎo)率。
　　BN基復(fù)合

4、陶瓷的熱膨脹系數(shù)隨溫度的升高單調(diào)遞增，在同一溫度下，同時(shí)引入AlN或Si3N4及SiO2作第二相的復(fù)合陶瓷的熱膨脹系數(shù)較高。四種材料的平均線熱膨脹系數(shù)在1.2~2.0×10-6·K-1區(qū)間變化。在低溫區(qū)域，復(fù)合陶瓷出現(xiàn)了負(fù)膨脹，這為材料具有良好的抗熱震性提供保證。第二相顆粒尺寸的減小有利于降低材料的熱膨脹系數(shù)。
　　BN基復(fù)合陶瓷的介電常數(shù)和介電損耗正切隨頻率的變化基本保持定值，在同一頻率下，第二相的引入使復(fù)合陶瓷的介電常數(shù)減小，