兩種BN纖維的結(jié)構(gòu)表征及BNf-Si3N4復相陶瓷的PAS制備與性能.pdf

1、BN纖維(BNf)集成了氮化硼陶瓷和陶瓷纖維材料的兼優(yōu)性能，具有良好的高溫力學強度、優(yōu)異的介電性能，并且其耐高溫、耐化學腐蝕性優(yōu)異。以α-Si3N4為主相的Si3N4陶瓷具有良好的高溫力學強度和介電性能，纖維增強陶瓷基復合材料兼具陶瓷材料和纖維的優(yōu)良特性，使材料擁有更廣泛的應(yīng)用空間，成為高溫特種陶瓷的首選材料。本文將BN纖維作為增強相加入到Si3N4陶瓷基體中，首先對兩種纖維的元素組成、物相和顯微結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)表征，對比兩種纖維的差異，然

2、后通過等離子活化燒結(jié)將兩種BN纖維分別與Si3N4陶瓷復合，制備得到BNf/Si3N4復相陶瓷，并對復相陶瓷的物相、顯微結(jié)構(gòu)、介電性能和力學性能進行系統(tǒng)研究。
　　通過XRF、ICP、氧氮分析和XPS對兩種BN纖維的元素分析，發(fā)現(xiàn)纖維基本只有B、N和O三種元素，其它元素含量非常低。通過XRD、FT-IR對兩種BN纖維的物相分析得知纖維基本為六方氮化硼(h-BN)，結(jié)晶度較高。BNf—1纖維質(zhì)地均勻光滑平整，基本無明顯缺陷，纖維直徑

3、為5～9μm，但纖維內(nèi)部存在無定型氮化硼(a-BN)和渦輪狀氮化硼(t-BN)區(qū)域，BNf—2纖維顯微結(jié)構(gòu)較BNf—1纖維疏松，且表面缺陷較多。
　　以BNf—1、BNf—2為增強相，采用等離子活化燒結(jié)制備了BNf—1、BNf—2纖維含量為0～40vol.％的BNf/Si3N4復相陶瓷。最佳燒結(jié)溫度為1400℃，燒結(jié)助劑為3wt.％Al2O3+4wt.％MgO，得到的樣品以α-Si3N4為主相，致密度達到95.0％以上，且BNf—

4、1纖維復相陶瓷的致密度高于BNf—2纖維復相陶瓷致密度。Si3N4陶瓷介電常數(shù)為7.2，介電損耗為1.5×10-2，而隨兩種BN纖維加入量的增加，介電常數(shù)和介電損耗明顯下降，當復相陶瓷的BNf—1纖維加入量為40vol.％時，其介電常數(shù)為5.8，介電損耗為8×10-3。隨兩種BN纖維含量的增加，BNf/Si3N4復相陶瓷的楊氏模量、硬度和抗彎強度都呈現(xiàn)下降趨勢，其中BNf—1纖維復相陶瓷的楊氏模量高于BNf—2纖維復相陶瓷，但硬度和抗彎