RMO-(Si3N4+BN)復(fù)合材料的制備及其高溫?fù)p傷機(jī)理.pdf

1、本文采用熱壓燒結(jié)工藝(1800℃，20MPa，0.1MPaN2氣氛)制備了不同BN含量的RMO/(Si3N4+BN)復(fù)合材料，并通過(guò)XRD物相分析、SEM、TEM等方法對(duì)制備的復(fù)合材料進(jìn)行組織及結(jié)構(gòu)分析，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行室溫力學(xué)性能的測(cè)定，并對(duì)RMO/(Si3N4+BN)復(fù)合材料的抗熱震性能、抗氧化性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，在熱壓燒結(jié)制備RMO/(Si3N4+BN)復(fù)合材料的過(guò)程中，復(fù)合稀土氧化物RMO有效促進(jìn)了復(fù)合

2、材料的燒結(jié)致密化。復(fù)合材料通過(guò)原位自生β-Si3N4晶須實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)韌化，從而使RMO/(Si3N4+BN)復(fù)合材料具有良好的綜合力學(xué)性能。成分為50Vol％Si3N4、20Vol%BN復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度達(dá)到了487.7MPa，其斷裂韌性達(dá)到了7.8MPa/m1/2，并且高BN(50Vol%)低Si3N4(20Vol%)含量的復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度也達(dá)到了200.5MPa。
　　熱震試驗(yàn)結(jié)果表明，RMO/(Si3N4+BN)復(fù)合材料具有非

3、常優(yōu)異的抗熱震性能。選擇800℃、1000℃、1200℃的溫差對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行熱震試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大部分成分的復(fù)合材料的熱震剩余強(qiáng)度高于復(fù)合材料的室溫強(qiáng)度，同時(shí)多數(shù)成分的復(fù)合材料1000℃的熱震剩余強(qiáng)度最高，其原因一方面為復(fù)合材料具有良好的熱物理性能，從而抗熱沖擊性能較好；另一方面復(fù)合材料表面在高溫時(shí)生成了一層致密的氧化膜，修復(fù)了材料表面的缺陷，從而提高了材料的強(qiáng)度。
　　對(duì)復(fù)合材料的抗熱震性能進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)BN和Si3N4達(dá)到最優(yōu)

4、成分時(shí)，復(fù)合材料表現(xiàn)出了極佳的抗熱震性能。成分為40Vol%BN、40Vol%Si3N4復(fù)合材料的第一、第二及第三熱應(yīng)力抵抗因子分別為870～929℃，7647～8166J·m-1·s-1和3.89～4.15×10-3m2·K·s-1。通過(guò)對(duì)熱應(yīng)力抵抗因子的計(jì)算復(fù)合材料(40Vol%BN，40Vol%Si3N4)所能承受的極限溫差ΔTmax為870～929℃及986～1052℃。最大降溫速率dT/dt達(dá)到了5186～5538K·s-1。