SiO2及AlN對BN基復(fù)合材料性能的影響.pdf

1、本文是以h-BN、非晶SiO2、硅溶膠和AlN為原料,采用冷等靜壓后1800℃無壓燒結(jié)的工藝制備BN基復(fù)合陶瓷。實(shí)驗(yàn)通過改變硅溶膠、SiO2粉末的比例以及復(fù)合材料中AlN粉末的含量,探索SiO2引入方式和AlN含量對BN基復(fù)合陶瓷綜合性能的影響。本課題利用XRD、SEM和TEM等分析手段及萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)等設(shè)備,全面分析了AlN的含量和硅溶膠的加入量對BN基復(fù)合陶瓷微觀組織,力學(xué),熱學(xué)及介電性能的影響,擬為防熱透波一體化陶瓷材料提供參考。

2、r>　　結(jié)果表明,這種方式制備的BN基復(fù)合材料,添加硅溶膠之后,復(fù)合材料的密度小幅升高后有所下降。而且在無壓燒結(jié)前后,復(fù)合材料均在一定范圍內(nèi)發(fā)生了膨脹現(xiàn)象。
　　BN基復(fù)合材料的室溫抗彎強(qiáng)度最大值為71.3±0.6MPa,而且隨著硅溶膠含量的升高,材料的抗彎強(qiáng)度逐漸呈下降趨勢。SiO2純粉末形式引入的復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度明顯高于純?nèi)苣z形式引入的復(fù)合陶瓷抗彎強(qiáng)度。對無壓燒結(jié)后的BN基復(fù)合材料在900℃-1200℃之間進(jìn)行高溫力學(xué)性能測

3、試,測試結(jié)果表明:AlN含量為10vol％、SiO2以純粉末形式引入的復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度在1000℃以前都基本保持不變,但當(dāng)溫度升高到1100℃時(shí),抗彎強(qiáng)度不下降反而升高,溫度繼續(xù)升至1100℃時(shí),它的抗彎強(qiáng)度可達(dá)98.5±4.0MPa,與室溫相比,升幅達(dá)38.1%。而AlN含量升高時(shí),即AlN含量為15vol%、SiO2以純粉末形式引入的復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度在1000℃以前呈緩慢升高趨勢,1000℃的抗彎強(qiáng)度是83.1±2.4MPa,當(dāng)溫

4、度達(dá)到1200℃時(shí),材料的抗彎強(qiáng)度開始下降,降幅為10.6%。
　　各個組分的線膨脹量之間數(shù)值差別不大,曲線基本重合,線膨脹量在10-3數(shù)量級。AlN含量對復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)影響并不大,但當(dāng)AlN含量到5vol%時(shí),1000℃前復(fù)合材料的線膨脹量明顯低于其它組分。
　　硅溶膠的添加使得BN基復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗都有所減小。添加AlN之后,復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗都比之前增大許多。復(fù)合材料的介電常數(shù)介于2-4之間