碳熱還原法制備LaB-,6-及LaB-,6-和CeO-,2-對B-,4-C熱壓材料性能影響研究.pdf

1、碳化硼熱壓燒結材料具有優(yōu)良的力學性能，應用前景非常廣闊，但也存在著不足。因此，碳化硼基復合陶瓷材料的研究日益得到廣泛關注，這些材料在保持碳化硼的一些重要性能不變的前提下，嘗試改善其部分性能，使其應用領域進一步加寬。 本論文在查閱大量國內外文獻的基礎上，以氧化鑭、硼酸和石油焦為原料，采用碳熱還原法在直流礦熱爐中制備了純度較高的硼化鑭；并向碳化硼中添加硼化鑭和氧化鈰，熱壓燒結制備了碳化硼-硼化鑭陶瓷材料、碳化硼-氧化鈰陶瓷材料和碳化

2、硼-硼化鑭-氧化鈰陶瓷材料。本文研究的主要內容為制備硼化鑭過程中的化學反應機理、添加硼化鑭和氧化鈰后對碳化硼基復合陶瓷材料性能的影響。 采用XRD和TG-DTA方法對La2O3與H3BO3在碳的作用下的高溫化學反應過程進行了研究。研究結果表明：在82～222℃時，H3BO3脫水生成B2O3；800～1200℃時，碳的作用較弱，以La2O3和B2O3生成LaB3O6的反應為主；1450℃的高溫下，碳的作用顯著，La2O3、B2O3

3、和C生成B4C和LaBO3，而后B4C和LaBO3進一步反應生成LaB4、B和LaB6；1500℃時，主要是LaB4和B反應生成LaB6。用熱力學數據計算了LaB6生成的最低反應溫度為1394℃，與實驗溫度1450℃相近。 向碳化硼中添加硼化鑭制備碳化硼-硼化鑭陶瓷材料，隨著硼化鑭添加量的增大，其密度逐漸變大，燒結的實際密度均能達到理論密度的95％以上，最高可以達到理論密度的96.96％；硬度也隨著硼化鑭添加量的增大而增大，當添

4、加量為10％時，硬度達到最大值31.83GPa，比純碳化硼提高了近19.4％；抗彎強度隨著硼化鑭添加量的增大先增大后減小，當添加量為8％時，抗彎強度達到最大值313.29MPa，但比純碳化硼下降了9.4％；斷裂韌性隨著硼化鑭添加量的增大先增大后減小，當添加量為8％時，斷裂韌性達到最大值5.14MPa·m1/2，比純碳化硼提高了39.7％。 向碳化硼中添加氧化鈰制備碳化硼-氧化鈰陶瓷材料，隨著氧化鈰添加量的增大，其密度逐漸變大，燒

5、結的實際密度均能達到理論密度的96％以上，最高可以達到理論密度的96.9％；硬度隨著氧化鈰添加量的增大先增大后減小，當添加量為2％時，硬度達到最大值40.64GPa，比純碳化硼提高了52.5％?？箯潖姸入S著氧化鈰添加量的增大變化較為復雜，當添加量小于2％時，抗彎強度先減小后增大；當添加量在2％～3％之間時，抗彎強度減小，大于3％時，抗彎強度又有所增大；最終，當添加量為4％時，抗彎強度達到最大值346.7MPa，比純碳化硼材料略有提高；斷

6、裂韌性隨著氧化鈰添加量的增加變化也較為復雜，當添加量小于3％時，斷裂韌性先增大后減小，大于3％時，斷裂韌性又有所增大，當添加量為4％時，斷裂韌性達到最大值5.95MPa·m1/2，比純碳化硼提高了61.7％。 向碳化硼中添加氧化鈰和硼化鑭制備碳化硼-硼化鑭-氧化鈰陶瓷材料，隨著氧化鈰添加量的增大，其密度逐漸變大，燒結的實際密度均能達到理論密度的96％以上，最高可以達到理論密度的97.08％；硬度隨著氧化鈰添加量的增大先增大后減小