原位反應制備SiC-B4C復相陶瓷材料.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，廣泛應用于防彈材料、耐磨和自潤滑材料、切割研磨工具、防輻射材料和原子反應堆控制和屏蔽材料等。碳化硼是共價鍵很強的陶瓷材料，共價鍵比例占90％以上，另外碳化硼的塑性較差，晶界移動阻力大，固態(tài)時表面張力小，這些決定了碳化硼是一種極難燒結的陶瓷材料。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

2、，從而對陶瓷材料起到增韌補強的作用，也可以有效的提高材料的燒結活性。
　　 本文采用陶瓷前軀體原位反應法制備SiC-B4C復相陶瓷材料，其燒結工藝主要采用放電等離子燒結和熱壓燒結兩種燒結方法，并對材料進行分析表征，研究其結構性能之間的關系。
　　 首先通過陶瓷前軀體聚碳硅烷熱解制備SiC，在研究的過程中發(fā)現聚碳硅烷的熱解產物包括SiC和C，為了除去產生的C，分別通過添加Si粉和B粉使之在一定的溫度下與C反應生成相應的Si

3、C和B4C，研究發(fā)現:在1500℃時，Si粉與C可以反應生成SiC，B粉和熱解產物中的石墨原位反應生成B4C，在1400℃時B粉和C可以反應生成B4C，1900℃時，出現了一定的燒結現象。
　　 通過在聚碳硅烷中加入B粉，在840℃下熱解后生成SiC/C/B復合粉末，再進行放電等離子燒結，最佳的燒結工藝參數為燒結溫度1750℃，燒結時間為5min，燒結壓力為30Mpa，致密度達到96.7％，硬度達到8.03GPa。比較原位反應制

4、備的SiC/B4C復相陶瓷材料和采用SiC、B4C原始粉料直接燒結制備的SiC/B4C復相陶瓷材料，原位反應制備的SiC/B4C復相陶瓷可以得到更好的性能，同時降低了燒結溫度。
　　 將840℃熱解后生成SiC/C/B復合粉末進行熱壓燒結，最佳的熱壓燒結工藝為燒結溫度1950℃，燒結時間為60min，燒結壓力為30Mpa，致密度達到96.88％，硬度達到21GPa。熱壓原位反應制備的SiC/B4C復相陶瓷材料和SPS原位反應制備