氮化硅(Si₃N₄)陶瓷是一種性能優(yōu)異的先進陶瓷,因為其具有較高的強度、在高溫下仍可以保持好的力學性能、優(yōu)異的耐化學腐蝕性,在工程領域有著廣泛的應用。然而氮化硅陶瓷的硬度高,加工成復雜形狀的零件,提高了其在工業(yè)領域應用的成本。常見的氮化硼(BN)有六方氮化硼(h-BN)和立方氮化硼(c-BN)兩種晶型,六方氮化硼有著類似于石墨的結構和性質,硼原子和氮原子通過強的sp²共價鍵結合在一起,相鄰的層通過較弱的范德華力結合在一起。這種特殊的晶體結構為h-BN提供了一系列獨特的性能,包括低介電系數(shù)、低正切損耗、約3000°C(非氧化氣氛)的極高分解溫度、優(yōu)異的抗熱震性能、高熱導率和良好的可加工性。在Si₃N₄/BN復合陶瓷中,隨著BN含量增加,層狀結構的h-BN粒子的解理行為使復合材料具有良好的可加工性。本文用c-BN和α-Si₃N₄作為起始粉末,采用熱壓燒結在1800℃的氮氣氣氛下制備了Si₃N₄/...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 陶瓷材料簡介
    1.2 氮化硅簡介
        1.2.1 氮化硅的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展
        1.2.2 氮化硅的結構和性能
        1.2.3 氮化硅粉末的制備方法
    1.3 氮化硼的簡介
        1.3.1 氮化硼的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展
        1.3.2 氮化硼的結構與性能
        1.3.3 氮化硼相圖以及相變
    1.4 氮化硅陶瓷的制備
        1.4.1 反應燒結
        1.4.2 常壓燒結
        1.4.3 熱壓燒結
        1.4.4 放電等離子燒結
        1.4.5 熱等靜壓燒結
        1.4.6 氣壓燒結
    1.5 Si₃N₄/BN復合陶瓷
        1.5.1 Si₃N₄/BN復合陶瓷介紹
        1.5.2 Si₃N₄/BN復合陶瓷的制備方法
        1.5.3 Si₃N₄/BN復合陶瓷研究現(xiàn)狀
    1.6 研究內容及意義
2 Si₃N₄/BN復合陶瓷的實驗方案
    2.1 實驗材料
    2.2 實驗儀器
    2.3 氮化硅陶瓷的制備
    2.4 性能測試與表征
        2.4.1 密度測試
        2.4.2 維氏硬度測試
        2.4.3 彎曲強度測試
        2.4.4 斷裂韌性測試
        2.4.5 熱導率測試
        2.4.6 物相分析
        2.4.7 表面形貌分析
3 Si₃N₄/BN復合陶瓷的制備和表征
    3.1 引言
    3.2 燒結助劑對復合陶瓷的力學性能的影響
        3.2.1 Si₃N₄/BN復合陶瓷的制備
        3.2.2 相分析
        3.2.3 相對密度
        3.2.4 維氏硬度
        3.2.5 彎曲強度和韌性
    3.3 BN含量對復合陶瓷的力學性能的影響
        3.3.1 Si₃N₄/BN復合陶瓷的制備
        3.3.2 相分析
        3.3.3 密度
        3.3.4 維氏硬度
        3.3.5 彎曲強度和韌性
        3.3.6 顯微結構
    3.4 本章小結
4 Si₃N₄/BN復合陶瓷增韌機理
    4.1 引言
    4.2 自增韌
    4.3 片狀BN的嵌入增韌
    4.4 氮化硼顆粒的層狀碎裂增韌
    4.5 壓應力增韌
    4.6 本章小結
5 Si₃N₄/BN復合陶瓷熱導率及其有限元分析
    5.1 引言
    5.2 Si₃N₄/BN復合陶瓷熱導率
    5.3 ANSYS有限元分析
        5.3.1 周期單胞的設計
        5.3.2 各向異性對Si₃N₄/BN復合陶瓷熱導率的影響
        5.3.3 晶粒大小對Si₃N₄/BN復合陶瓷熱導率的影響
    5.4 本章小結
6 結論及展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
附錄
致謝



本文編號：3964262