β-SiAlON-BN復(fù)相陶瓷的制備與性能評估.pdf

1、本文針對β-SiAlON陶瓷在隔熱透波材料中的應(yīng)用，采用無壓燒結(jié)工藝制備了不同Z值和不同BN含量的β-SiAlON/BN復(fù)相材料。利用XRD和SEM對制備的復(fù)相材料進(jìn)行組織及結(jié)構(gòu)分析，對復(fù)相材料進(jìn)行室溫力學(xué)性能和介電性能的測定，并對β-SiAlON/BN復(fù)相材的抗熱震性能和抗氧化性能進(jìn)行評估。
　　XRD分析結(jié)果表明，復(fù)相材料相組成為β-SiAlON和h-BN；SEM分析結(jié)果表明，復(fù)相材料為長棒狀β-SiAlON晶粒與片狀的BN晶

2、粒相互交織的顯微形貌。
　　性能測試結(jié)果表明，β-SiAlON/BN復(fù)相材料的致密度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性隨著Z值增大而呈增長趨勢，隨著BN含量增加而逐漸降低，復(fù)相材料B53的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性最大分別為93.12MPa和1.95MPa?m1/2。介電常數(shù)和介電損耗隨著Z值增大而增大，隨著BN含量增加而減小，復(fù)相材料B101的介電常數(shù)和節(jié)電損耗角正切值最小分別為3.18和2.34×10-3，BN第二相的引入降低了材料力學(xué)性能，但是提

3、高了材料的介電性能。
　　抗氧化試驗結(jié)果表明，β-SiAlON/BN復(fù)相材料的氧化過程中，β-SiAlON表現(xiàn)增重，而BN表現(xiàn)失重，不能簡單的用復(fù)相材料的重量變化計算其反應(yīng)速率。復(fù)相材料氧化整體上表現(xiàn)出材料的增重，BN含量越少、Z值越大，增重越小。復(fù)相材料在1000℃溫度下表現(xiàn)出良好的抗氧化性，氧化增重最大的B51氧化20h增重只有1.011mg/cm2，隨著氧化溫度的升高，復(fù)相材料表面氧化加劇，生成液相氧化層覆蓋材料表面的孔洞，

4、1100℃/20h和1200℃/14h之后，材料表面形成致密的氧化層，有效阻止材料內(nèi)部被進(jìn)一步氧化。高溫長時氧化后材料氧化產(chǎn)物為無定形態(tài)SiO2、方石英和莫來石結(jié)晶相。
　　抗熱震試驗結(jié)果表明，β-SiAlON/BN復(fù)相材料具有較低的熱膨脹系數(shù)，在2~4×10-6K-1之間，隨著Z值增大，熱膨脹系數(shù)增大，隨著BN含量增加，熱膨脹系數(shù)減小。低BN含量的復(fù)相材料熱震溫差約為900℃時，熱震溫差為1200℃時材料表面出現(xiàn)宏觀裂紋，熱震剩