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《哈尔滨理工大学》 2004年
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h-BN基陶瓷燃烧合成研究

李红波  
【摘要】:本文采用燃烧合成的方法,在100MPa高压氮气压力下制备了h-BN陶瓷及h-BN基陶瓷致密材料,包括h-BN、h-BN+SiC、h-BN+SiC+SiO2。试验并分析了燃烧合成工艺,利用X射线衍射分析和SEM电镜研究分析了产物的相组成以及微观组织和断口形貌,测量了产物的力学性能。 通过理论计算,分析了稀释剂质量百分含量对反应绝热温度的影响,以及气孔率对燃烧合成模式的影响,在实验温度和压力下,反应向设计的方向进行,可以得到预计的产物。 实验结果表明,稀释剂质量百分含量对产物相对密度有较大影响。稀释剂质量百分含量高的毛坯转化率高,稀释剂含量低的毛坯转化率低。随着稀释剂质量百分含量的增加,产物的密度不断增加,在稀释剂质量百分含量67%处有最大值(1.38g/cm3),这是由于随着稀释剂质量百分含量的增加,燃烧越来越充分,由于B生成BN体积增加149%,故产物的密度不断增加,但稀释剂质量百分含量过高,膨胀不足以充满孔隙,密度反而下降。 稀释剂质量百分含量对产物的力学性能也有较大影响。随着稀释剂质量百分含量的增加,毛坯的转化率逐渐提高,产物的断裂韧性和抗弯强度也逐渐增加。在稀释剂质量百分含量67%左右达最大值(41MPa,1.2MPa·m1/2),超过此值后,产物的力学性能有所下降,这是由于B含量引起的体积膨胀效应有所降低。产物的抗弯强度和断裂韧性的变化趋势相同。 为解决纯h-BN陶瓷生产成本相对较高、力学性能较低的问题,使用价格相对较低的B4C粉代替B粉,并在反应物中加入或原位反应生成熔点较高的硬质相,填充片层状h-BN的空隙,提高产物的相对密度和力学性能。实验结果表明,添加剂的加入使产物的孔隙率下降10%~20%,使抗弯强度提高10MPa,有较高的实际意义。 结合注射成型技术和燃烧合成技术,成功制备了h-BN+SiC复合陶瓷陶瓷热电偶保护管。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ174

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