RMO-(Si3N4+BN)復合材料的制備及其高溫損傷機理.pdf

1、本文采用熱壓燒結工藝(1800℃，20MPa，0.1MPaN2氣氛)制備了不同BN含量的RMO/(Si3N4+BN)復合材料，并通過XRD物相分析、SEM、TEM等方法對制備的復合材料進行組織及結構分析，對復合材料進行室溫力學性能的測定，并對RMO/(Si3N4+BN)復合材料的抗熱震性能、抗氧化性能進行了系統(tǒng)的研究。
　　試驗結果表明，在熱壓燒結制備RMO/(Si3N4+BN)復合材料的過程中，復合稀土氧化物RMO有效促進了復合

2、材料的燒結致密化。復合材料通過原位自生β-Si3N4晶須實現(xiàn)了強韌化，從而使RMO/(Si3N4+BN)復合材料具有良好的綜合力學性能。成分為50Vol％Si3N4、20Vol%BN復合材料的抗彎強度達到了487.7MPa，其斷裂韌性達到了7.8MPa/m1/2，并且高BN(50Vol%)低Si3N4(20Vol%)含量的復合材料的抗彎強度也達到了200.5MPa。
　　熱震試驗結果表明，RMO/(Si3N4+BN)復合材料具有非

3、常優(yōu)異的抗熱震性能。選擇800℃、1000℃、1200℃的溫差對復合材料進行熱震試驗，發(fā)現(xiàn)大部分成分的復合材料的熱震剩余強度高于復合材料的室溫強度，同時多數(shù)成分的復合材料1000℃的熱震剩余強度最高，其原因一方面為復合材料具有良好的熱物理性能，從而抗熱沖擊性能較好；另一方面復合材料表面在高溫時生成了一層致密的氧化膜，修復了材料表面的缺陷，從而提高了材料的強度。
　　對復合材料的抗熱震性能進行理論預測，發(fā)現(xiàn)當BN和Si3N4達到最優(yōu)

4、成分時，復合材料表現(xiàn)出了極佳的抗熱震性能。成分為40Vol%BN、40Vol%Si3N4復合材料的第一、第二及第三熱應力抵抗因子分別為870～929℃，7647～8166J·m-1·s-1和3.89～4.15×10-3m2·K·s-1。通過對熱應力抵抗因子的計算復合材料(40Vol%BN，40Vol%Si3N4)所能承受的極限溫差ΔTmax為870～929℃及986～1052℃。最大降溫速率dT/dt達到了5186～5538K·s-1。