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《武汉理工大学》 2011年
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TiB_2-BN-SiC复相陶瓷的制备与性能研究

田仕  
【摘要】:TiB2-BN (TB)复相陶瓷具有导电性、抗热冲击性能、可机械加工性能、耐腐蚀性能等优点,在高温结构陶瓷、导电蒸发舟和高温电极材料中得到了广泛应用。但是如何进一步优化TB复合陶瓷的综合性能是当前研发的重点。本文采用不同粉末特性的TiB2和BN原料,通过热压烧结制备TB复相陶瓷,研究了原料粉末特性对材料致密化过程、显微结构和性能的影响;在此基础上通过热压烧结制备TiB2-BN-SiC (TBS)复相陶瓷,研究了物相组成和烧结工艺对材料显微结构和性能的影响。 采用热压方法制备TB复相陶瓷,TiB2和BN原料特性对样品致密化过程、微观结构和性能有显著影响。研究表明: (1)TiB2粉末的粒径和晶粒形貌对TB复相陶瓷的结构和性能有重要影响。TiB2粉末的平均粒径越小,样品导电性能越好。在粉末粒径分布相近时,晶粒表面光滑的TiB2粉末能提高坯体在烧结中后期的致密化速率,样品的致密度、力学性能和热导率最高;在1850℃烧结1.5 h后,其所制备的样品的开气孔率为11.95%、抗弯强度为95.28 MPa、弹性模量为47.16 GPa、热导率(637 K)为33.8W/m.K,均优于相同工艺条件下短六方柱状的TiB2粉末所制备的复相陶瓷的性能。材料的显微结构分析表明,平均粒径小的TiB2晶粒在样品中分布更均匀,有利于导电通路形成,提高导电性能,平均粒径大的晶粒容易呈现孤岛状;短六方柱状的TiB2晶粒,容易局部聚集和架空,形成孔隙,致密度低,降低样品力学性能和热学导率。 (2)BN粉末的比表面积和氧杂质含量对TB复相陶瓷的结构和性能有重要影响。在氧含量相近时,BN粉末比表面积越大,TB坯体致密化速率越快,致密度和力学性能越高。材料显微结构分析表明,高比表面积的片状BN粉末,烧结活性高,容易在垂直于加压方向形成大的片层状结构;在1850℃烧结1.5 h后,样品弯强度、弹性模量和热导率(637 K)分别为219.71 MPa、105.36 GPa、13.8W/m.K、热膨胀系数(298-1373 K)为3.84×10-6/K。 氧含量为4.92 wt.%的絮状BN粉末能显著提高坯体致密速率,降低烧结温度,提高热导率。在相同工艺条件下,所制备的样品致密度最高,开气孔率仅仅为1.16%。材料显微结构分析表明,BN粉末由絮状生长成大的片状结构,均匀分布在TiB2晶粒周围,氧杂质存在于TiB2和BN晶界之间。 通过热压方法制备了TBS复相陶瓷,研究了TiB2、BN和SiC的物相组成和烧结工艺对材料显微结构和性能的影响。研究表明: (1)随着BN体积含量的增加,TBS样品的力学、导电性能和热学性均下降。当TiB2与SiC体积比6:1,BN体积分数为72-75%时,电阻率发生突变,材料由导体向半导体转变,这是由于TB体系中导电相和绝缘性发生了渗流转变;而SiC含量对样品的致密度和力学性能没有显著影响,但样品导电性、热导率和热膨胀系数,随SiC的增加而下降; (2)随着烧结温度的提高和烧结时间的延长,TBS复相陶瓷的致密度、热导率和热膨胀系数变大,但导电性能和力学性能先增大后减小。显微结构分析表明:过高的烧结温度和过长的烧结时间会使得晶粒异常长大,BN晶粒长大成大片状结构,会增加导电势垒。同时,TiB2和SiC晶粒变大使得晶界比例减小,初始裂纹尺寸变短,断裂的临界应力降低。当TiB2与SiC体积比为6:1,BN体积分数为72%时,TBS样品在1750℃烧结温度,60 min烧结时间时,样品导电性能和力学性能最好,电阻率、弹性模量和抗弯强度分别为24μΩ·cm、235.07MPa和96.47 GPa。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ174.1

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;新材料研究发展预测及对策[J];材料导报;1999年01期
2 丁硕,温广武,雷廷权,周玉;自生法制备纳米-微米颗粒增强B_4C基复合材料[J];材料工程;2002年05期
3 刘利,傅正义;硼化钛系复合材料研究进展[J];粉末冶金技术;2000年03期
4 王玉成,傅正义;TiB_2与BN复相陶瓷的渗流模型[J];复合材料学报;2002年01期
5 秦明礼;杜学丽;李帅;曲选辉;;AlN粉末特性对AlN-BN复合陶瓷致密化的影响[J];复合材料学报;2006年01期
6 张国军,包振清;真空镀膜用BN—TiB_2导电耐腐蚀复合陶瓷[J];硅酸盐通报;1990年01期
7 徐利华,丁子上,黄勇;先进复相陶瓷的研究现状和展望(Ⅰ)———二组元陶瓷复合材料的研究与开发[J];硅酸盐通报;1996年05期
8 徐利华,丁子上,黄勇;先进复相陶瓷的研究现状和展望(Ⅱ)———高组元陶瓷复合材料的研究进展[J];硅酸盐通报;1996年06期
9 徐永东,张立同,韩金探;高温结构陶瓷材料的设计准则[J];硅酸盐通报;1997年03期
10 郭景坤,诸培南;复相陶瓷材料的设计原则[J];硅酸盐学报;1996年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张东明;陶瓷材料脉冲电流烧结机理的研究[D];武汉理工大学;2002年
2 王玉成;TiB_2-BN复相陶瓷的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴明在;孙兆奇;刘艳美;马永青;戴鹏;;简谐晶体高温比热的量子修正[J];合肥师范学院学报;2010年06期
2 孟影;张晓森;汪月琴;;用简并微扰法分析金属晶体中散射波较强情况[J];合肥师范学院学报;2011年06期
3 徐玲,徐立红,李燕;TiO_2纳米粉体的制备及光催化降解水杨酸的研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年01期
4 郑建三;朱绍峰;李萍;丁益;;现代分析测试技术在建筑材料研究中的应用[J];安徽建筑;2011年03期
5 李嘉亮,陈益妹;热力学第三定律的一种新的论证方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年01期
6 丁长庚;用近自由电子近似法计算硅的能带[J];安庆师范学院学报(自然科学版);1995年03期
7 赵俊国,徐君,周师庸;碳/碳复合材料制备方法及其新理论[J];鞍山钢铁学院学报;2002年05期
8 郭玉香,曲殿利,张芸,葛诗文;合成温度和原料粒度对钛酸铝性能的影响[J];鞍山科技大学学报;2004年02期
9 蒋渝,管登高,陈家钊,涂铭旌;透气性陶瓷复合材料的相变强韧化及其机制[J];兵器材料科学与工程;2003年04期
10 王继刚,郭全贵,刘朗,宋进仁;炭材料的高温粘结剂(Ⅱ)[J];兵器材料科学与工程;2003年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 钟万勰;姚征;张洪武;;界带分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
2 许正辉;张中伟;王俊山;赵高文;杨晓光;;低烧蚀C/C复合材料长时间抗烧蚀性能研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
3 崔溢;白树成;蔡良元;姜健;杨明;嵇培军;张华;陈梦怡;;“动中通”天线罩的研制[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
4 张磊;陆启生;李莉;;组合激光辐照CdS实验与耦合系数测量[A];第九届全国物理力学学术会议论文集[C];2009年
5 黄均平;;基于能量统一格式的多尺度有限元计算方法[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
6 汤忠斌;郭伟国;李玉龙;徐绯;赵燕;;碳纤维层合板动态拉伸与抗冲击性能研究[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年
7 高桂波;钱春香;朱晨峰;王辉;丁士卫;;粉煤灰对混凝土热膨胀系数的影响[A];第五届混凝土结构耐久性科技论坛论文集[C];2006年
8 吉岸;刘祥峰;袁纪烈;;添加MgLiSi玻璃对BNT陶瓷的介电性能和耐压强度的影响[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年
9 张晨;曲远方;单丹;;CeO_2掺杂对BaTiO_3基陶瓷介电性能及微观形貌的影响[A];华北地区硅酸盐学会第八届学术技术交流会论文集[C];2005年
10 杨飞华;彭兵贤;;江苏某地坡缕石黏土改性及非水泥基耐水腻子生产可行性研究[A];华北地区硅酸盐学会第八届学术技术交流会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏洪源;原子分子在δ-Pu上的吸附、离解与扩散过程研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 许洁;过渡金属氧化物型热电材料的制备与性能研究[D];长春理工大学;2010年
3 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年
5 文俊强;石灰石粉作混凝土掺合料的性能研究及机理分析[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年
6 吴文涛;基于凹凸棒石粘土的麦秸木质陶瓷制备与性能表征[D];合肥工业大学;2010年
7 燕保荣;电磁波与低维固体表面等离体子相互作用的研究[D];华中科技大学;2010年
8 孙松;TiO_2基光催化剂的制备、结构及光催化降解VOCs性能与机理研究[D];中国科学技术大学;2010年
9 何丽娟;新型光激放电测量装置研制及典型聚合物PSD谱[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 毕建聪;铟铁铜掺杂铌酸锂晶体的制备及结构与光折变性能研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 窦志强;SHS法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的组织及形成机理研究[D];山东科技大学;2010年
2 况琦;制备环境温度及紫外线灯照射改善ITO薄膜性能的研究[D];浙江理工大学;2010年
3 李冲;超导材料性质和半导体表面重构及表面合金性质[D];郑州大学;2010年
4 王志鹏;基于拉曼光谱下的A_2(MoO_4)_3材料热膨胀性研究[D];郑州大学;2010年
5 李凯;微/纳米颗粒增强铝基复合材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
6 姜雅丽;La_2Mo_3O_(12)薄膜的制备和光学性能的研究[D];郑州大学;2010年
7 程慧;正交相Y_2Mo_3O_(12)薄膜的制备及光吸收性能研究[D];郑州大学;2010年
8 刘杰;基于时差法的超声波流量计设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 龙颖;Al_2O_3陶瓷及其表面金属化的低温烧成技术研究[D];长沙理工大学;2009年
10 李剑;B_4C复合材料的制备及耐海水腐蚀性能的研究[D];中国海洋大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡家敏,尹红;铁铬铝合金裂纹产生时的声发射[J];北京科技大学学报;1996年06期
2 王丽营,邢修三;热疲劳非平衡统计理论[J];北京理工大学学报;2001年02期
3 张国军,金宗哲,岳雪梅;材料的原位合成技术[J];材料导报;1997年01期
4 张永俐,罗素华;SiC-Al界面Al_4C_3的生成及其控制[J];材料科学与工程;1998年01期
5 秦明礼,曲选辉,林健凉,肖平安,祝宝军,汤春峰;氮化铝陶瓷研究和发展[J];稀有金属材料与工程;2002年01期
6 郭景坤,杨涵美,张玉峰,诸培南,黄士忠;纤维补强微晶玻璃复合材料性能设计[J];材料科学进展;1993年02期
7 李晓云,施书哲,丘泰,徐洁;热压烧结AlN-BN复合陶瓷的制备及介电性能[J];电子元件与材料;2003年06期
8 王玉成,傅正义;TiB_2与BN复相陶瓷的渗流模型[J];复合材料学报;2002年01期
9 傅正义,袁润章;原料粒度及组成对TiB_2-xAl复合体系的SHS过程影响[J];复合材料学报;1994年02期
10 王为民,梅炳初,傅正义,袁润章;热压自蔓延高温合成制备TiB_2/NiAl金属间化合物基复合材料[J];复合材料学报;1996年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 岳振星,王晓莉,张良莹,姚熹;Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3基复相陶瓷的结构与介电性能研究[J];功能材料;1997年02期
2 王向东,乔冠军,金志浩;可加工Si_3N_4/BN复相陶瓷的制备及性能研究[J];稀有金属材料与工程;2003年07期
3 张伟儒,李勇,顾培芷,王长文;Si_3N_4/纳米SiC复相陶瓷显微结构的研究[J];现代技术陶瓷;1997年01期
4 ;Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3基复相陶瓷的显微结构发展与介电性能的关系[J];硅酸盐通报;1999年01期
5 包亦望,王毅敏,金宗哲;Al_2O_3/SiC复相陶瓷的高温蠕变与持久强度[J];硅酸盐学报;2000年04期
6 樊宁,艾兴,邓建新,高子辉;复相陶瓷材料力学性能的仿真预测[J];济南大学学报(自然科学版);2002年02期
7 王玉春,丘泰,沈春英;添加Y_2O_3的ZrO_2-Al_2O_3复相陶瓷力学性能的研究[J];中国稀土学报;2003年02期
8 岳振星,王晓莉,张良莹,姚熹;低温烧结Ph(Zn_(1/3)Nb_(2/3)O_3基复相陶瓷中的两相共存与介电性能[J];无机材料学报;1998年02期
9 赵忠民,王建江,张龙,阎军,杜心康,叶明惠;纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2内衬复相陶瓷的自蔓延高温合成[J];粉末冶金技术;2004年04期
10 江东亮,郭景坤;复相陶瓷[J];硅酸盐学报;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 温兆银;林祖镶;江东亮;顾中华;;以复相陶瓷为基体的表面膜制备技术[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
2 吴建锋;冷光辉;徐晓虹;刘升升;;用于太阳能热发电输热管道的红柱石基复相陶瓷的研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第一卷)[C];2011年
3 赵忠民;王建江;张龙;闫军;;SHS纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷力学行为[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
4 郭兴忠;李文彦;杨辉;徐生富;;红柱石基刚玉-莫来石复相陶瓷的显微结构及性能[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2010年学术年会论文集(二)[C];2010年
5 王建江;赵忠民;张龙;闫军;;SHS制备纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2内衬复相陶瓷研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
6 于贵波;赵忠民;王建江;张龙;;重力分离SHS复合管内衬(Al_2O_3+ZrO_2)复相陶瓷的力学性能与韧化效应[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
7 赵忠民;张龙;尹玉军;许宝才;傅杨;;熔体自生纳米/微米纤维补强复相陶瓷力学性能与韧化[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
8 刘艳改;贾德昌;周玉;;LiTaO_3/Al_2O_3复相陶瓷显微结构及力学性能的研究[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
9 张伟儒;李勇;顾培芷;;Si_3N_4/纳米SiC_p复相陶瓷显微结构的研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
10 赵忠民;张龙;朱冰;许宝才;傅杨;;SHS纳米/微米结构自生复相陶瓷力学性能与韧化[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 本报记者 张咏晴 陈青 陶洪光 倪国和 姜澎;上海新增7位工程院院士[N];文汇报;2001年
2 王玉广 程洪海;河口区高新技术体健羽丰[N];东营日报;2005年
3 本报记者 任丽梅;纳米材料生产有了“标准”可依[N];中国改革报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李明忠;钛酸铝/氧化铝复相陶瓷及其梯度材料的制备与性能评价[D];武汉理工大学;2010年
2 刘小强;复相陶瓷的结构与性能[D];浙江大学;2003年
3 王玉成;TiB_2-BN复相陶瓷的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2002年
4 余明清;氧化锆—氧化铝复相陶瓷的结构、性能与磨损机理的研究[D];武汉理工大学;2003年
5 谭鸿来;材料断裂过程的宏微观研究[D];清华大学;1996年
6 吕春菊;高能球磨法制备含硼、碳、氮陶瓷的研究[D];浙江大学;2006年
7 单连伟;铌酸锶钡/钛酸锶钡复相陶瓷制备、结构和性能研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
8 石小磊;第二相对复相结构陶瓷力学性能的影响研究[D];大连理工大学;2010年
9 何秀兰;AlN和BN/AlN复相陶瓷的放电等离子烧结及其组织与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 李中秋;ZrO_2/LaPO_4复相陶瓷的抗热震性能研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田仕;TiB_2-BN-SiC复相陶瓷的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2011年
2 孙浩然;氧化锆—碳化硅复相陶瓷的制备及其冲蚀磨损性能的研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 刘晓敏;SiO_2添加剂对Al-TiO_2-H_3BO_3体系自蔓延反应的影响[D];大连交通大学;2010年
4 王玉春;ZrO_2-Al_2O_3系复相陶瓷的力学性能的研究[D];南京工业大学;2003年
5 陈晓亮;结合相对SiC复相陶瓷性能的影响[D];天津大学;2012年
6 李生;矾土基Fe-Al/Al_2O_3复相陶瓷制备工艺的研究[D];河南工业大学;2011年
7 苏绍华;BaTiO_3基复相陶瓷的放电等离子烧结[D];浙江大学;2011年
8 郭思聪;莫来石—氧化锆复相陶瓷制备工艺及应用研究[D];沈阳工业大学;2013年
9 李娜;反应烧结SiC/B_4C复相陶瓷的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2011年
10 汪文祥;MoSi_2-RSiC复相陶瓷的制备及其性能研究[D];湖南大学;2011年
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