2D-SiO2f-SiO2-BN陶瓷基復合材料的制備與力學性能.pdf

1、本文以石英纖維布、硅溶膠、石英粉、BN粉等為原料，采用溶膠凝膠法、料漿浸漬法和熱壓燒結(jié)工藝制備了2D-SiO2f/SiO2-BN陶瓷基復合材料，利用XRD、SEM、TG-DSC等分析手段和三點彎曲、單邊缺口梁法等試驗方法，較系統(tǒng)地研究了原料形式和制備工藝方法對復合材料中SiO2的析晶行為和材料的力學性能的影響規(guī)律。
　　試驗結(jié)果表明在2D-SiO2f/SiO2-BN陶瓷基復合材料的制備中，所采用的高純度高濃度的硅溶膠pH值為6.0

2、3時，其凝膠時間最短。浸漬硅溶膠的纖維布在850℃已有析晶跡象，在900℃時已經(jīng)嚴重析晶，其陶瓷化溫度為403℃。聚丙烯酸作為表面活性劑對SiO2/BN料漿可產(chǎn)生明顯的稀釋作用，并通過在顆粒表面的吸附，形成空間位阻，對料漿體系起著穩(wěn)定作用。為制備高固相含量低粘度的SiO2/BN料漿，所加分散劑的含量以0.64wt％時效果最好，粘度達到0.24Pa·s。在pH值在6.9左右時，料漿的流動性最好，粘度達到0.22Pa·s。
　　采用溶

3、膠凝膠法制備的2D-SiO2f/SiO2-BN（GB體系）的燒結(jié)溫度比通常的熔石英陶瓷低數(shù)百度，在1050℃時體系開始析晶。SEM照片顯示，硅溶膠的加入改善了料漿的浸漬效果。
　　用料漿浸漬和溶膠凝膠法制備的2D-SiO2f/SiO2-BN（SBN體系）的析晶溫度為1300℃，比溶膠凝膠法制備的陶瓷基復合材料高150℃。在1200℃下熱壓燒結(jié)的材料的力學性能最高，其密度達到了2.068g·cm-3。彎曲強度、斷裂韌性以及彈性模量分

4、別為36.9MPa(Z)、35.7MPa(X-Y)；1.14MPa·m1/2(Z)、1.14MPa·m1/2(X-Y)；23.2GPa(Z)、27.2GPa(X-Y)。不同固相含量的研究表明在適合的固相含量（40vol.%）時材料具有最佳的性能。
　　硅溶膠的加入使得 SBN體系的析晶溫度降低了100℃，但是在同一燒結(jié)溫度下，硅溶膠的加入改善了其微觀組織，顯著提高了其密度與力學性能。
　　納米SiO2的加入雖然對密度的提高沒