SPS反應(yīng)燒結(jié)碳化硼陶瓷.pdf

1、論文采用放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)，通過硼粉和碳粉的反應(yīng)燒結(jié)制備了碳化硼陶瓷材料，重點研究了不同SPS燒結(jié)溫度對碳化硼陶瓷的致密度、物相和顯微結(jié)構(gòu)等的影響。當(dāng)燒結(jié)溫度為1700℃時，材料的相對密度為90％；燒結(jié)溫度提高到1900℃時，致密度可達95％，均低于傳統(tǒng)燒結(jié)方法達到相同致密度時的燒結(jié)溫度。 反應(yīng)燒結(jié)所得的碳化硼陶瓷材料具有晶粒細(xì)小的顯微結(jié)構(gòu)，透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)晶粒中有明暗條紋，分析認(rèn)為這些條紋是晶粒中存在一些層錯、孿晶等

2、面缺陷所引起的。 經(jīng)過系列制備實驗，得到了反應(yīng)燒結(jié)碳化硼陶瓷的化學(xué)成分偏離的經(jīng)驗曲線，利用該曲線通過改變原料中的硼/碳配比，可有效控制燒結(jié)體中的化學(xué)組成。 利用X-射線衍射(XRD)和光電子能譜分析(XPS)分析了原料組成對反應(yīng)燒結(jié)碳化硼陶瓷物相以及材料中各原子化學(xué)環(huán)境的影響。當(dāng)原料中的硼/碳比提高時，反應(yīng)燒結(jié)碳化硼分子中的碳原子逐漸被硼原子所取代，晶格主鏈和二十面體上的B-B鍵的份額有增加，而C-B鍵和C-C鍵隨之消失

3、，其所占份額下降。 通過對X-射線衍射譜圖的分析以及Rietveld全譜擬合分析，精確計算了材料的晶格常數(shù)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)燒結(jié)碳化硼的晶胞結(jié)構(gòu)偏重于B<,13>C<,2>的理論結(jié)構(gòu)。其主要物相為B<,4>C和B<,13>C<,2>。 采用多種測試手段對反應(yīng)燒結(jié)碳化硼陶瓷的結(jié)構(gòu)進行了分析和表征，并探討了其燒結(jié)致密化機理，指出反應(yīng)燒結(jié)包括四個過程：反應(yīng)物之間的混合接觸并產(chǎn)生表面效應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)；新物相的生成；晶體成長的結(jié)構(gòu)缺陷的校正