前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備SiBN(C)陶瓷材料的研究.pdf

1、SiBNC陶瓷具有優(yōu)異的抗氧化、抗熱震以及抗蠕變等性能，在航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文將熱壓工藝及前驅(qū)體聚合物轉(zhuǎn)化技術(shù)相結(jié)合，制備出了無裂紋、氣孔率小的SiBNC塊狀陶瓷。采用紅外光譜(FTIR)、元素分析(EA)、凝膠含量測試等手段研究前驅(qū)體及最終陶瓷的元素組成和結(jié)構(gòu)，采用SEM和XRD研究樣品的形貌結(jié)構(gòu)和晶型結(jié)構(gòu)，并對樣品進行硬度、密度、孔隙率、收縮率、耐高溫性能、抗氧化性能的測試，主要結(jié)論如下:
　　 1)

2、通過交聯(lián)工藝對交聯(lián)前驅(qū)體及燒結(jié)試樣結(jié)構(gòu)、性能的影響研究發(fā)現(xiàn)，隨著交聯(lián)溫度或時間的增加，交聯(lián)前驅(qū)體的凝膠含量逐漸增大。當(dāng)交聯(lián)溫度為220-260℃時，熱壓試樣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后能夠得到完整的陶瓷試樣，其中當(dāng)交聯(lián)溫度為240℃時塊狀陶瓷的密度達到最大值。交聯(lián)時間為2-7h時，熱壓試樣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后能夠得到完整的陶瓷試樣，當(dāng)交聯(lián)時間為5h時，塊狀陶瓷的密度達到最大值。
　　 2)熱壓工藝的研究表明，隨著熱壓溫度和時間增大，熱壓試樣凝膠含量增大

3、;熱壓溫度在200-260℃時，塊狀陶瓷的密度達到最大值，氣孔率最小。熱壓時間在40-90min時，陶瓷試樣密度達到最大值，氣孔率最小。當(dāng)粉末粒徑在80-450μm時，隨著粒徑的增大，燒結(jié)試樣的密度逐漸減小，氣孔率逐漸增大。當(dāng)熱壓壓力為50-150MPa時，隨著熱壓壓力的增大，熱壓試樣和燒結(jié)試樣的密度逐漸增大，氣孔率逐漸減少。
　　 3)分別在氮氣及氨氣氛圍下對燒結(jié)溫度(700-1500℃)對所得塊狀陶瓷結(jié)構(gòu)及性能的影響進行了研

4、究，結(jié)果表明，在氮氣氛圍下，隨著燒結(jié)溫度的提高，所得SiBN(C)塊狀陶瓷的密度、收縮率及硬度逐漸增大，而氣孔率出現(xiàn)先增后降的趨勢;當(dāng)燒結(jié)溫度達到1300℃時，試樣以Si-N、B-N和N-C結(jié)構(gòu)為主，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐氧化性，密度達到1.77g/cm3，體積收縮率為59.4％，而硬度達到13.1GPa。而在氨氣氛圍下，1300℃燒結(jié)得到的塊狀陶瓷主要以B-N、Si-N結(jié)構(gòu)為主，C元素含量僅0.21％，也具有優(yōu)異的耐高溫性能和抗氧化性