h-BN/HfB2陶瓷的制备与表征

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HfB2是一种优异的超高温陶瓷,其抗氧化性、抗热震性良好,由于HfB2陶瓷硬度较高,HfB2材料的可加工性能较差,本论文目的是添加h-BN来改善HfB2陶瓷的可加工性;同时添加SiC、AlN、Si3N4提高h-BN/HfB2陶瓷的抗氧化性,制备出既具备优异抗氧化性又具备良好可加工性的h-BN/HfB2陶瓷。本实验主要研究了h-BN的添加量和制备温度对h-BN/HfB2陶瓷可加工性的影响,SiC、AlN、Si3N4的添加量,制备温度等对h-BN/HfB2陶瓷抗氧化性的影响。研究结果表明:(1)热压烧结1700℃下,在h-BN添加量在20%—40%内,随着h-BN含量的增加,材料的可加工性先是增加,其可加工指标从1.32增加到1.67,在h-BN含量为40%时,h-BN/HfB2陶瓷的可加工性最好,可加工评价指标最大W=1.67,当h-BN添加量超过40%后,其可加工性降低,可加工指标变小。在1700℃—2150℃内,随着制备温度的升高,材料的可加工性先增加后降低,在1850℃下可制备出的h-BN/HfB2陶瓷的可加工评价指标最大W=1.81。(2)h-BN/HfB2陶瓷中添加一定量的AlN后,经烧蚀在材料表面形成硼铝酸盐玻璃相,有效的提高了材料的抗氧化性,结果表明,在1900℃下,加入15%的AlN制备出的h-BN/HfB2可加工陶瓷的抗氧化性最佳,经乙炔烧蚀40s后,材料的失重率为1.38×10-3;且随着烧蚀时间的延长其失重率值先增加后降低。(3)通过向h-BN/HfB2中添加一定量的SiC,经烧蚀后在材料表面形成硼硅酸盐玻璃相,结果表明,在1950℃下,加入15%的SiC制备出的h-BN/HfB2可加工陶瓷的抗氧化性最佳,经乙炔烧蚀40s后,材料的失重率为-1.2×10-3;随着烧蚀时间的延长其失重率值先增加后趋于稳定。(4)h-BN/HfB2中添加一定量的Si3N4,经烧蚀后在材料表面形成硼硅酸盐玻璃,随着Si3N4含量增加,其抗氧化性能在逐渐增加,在1950℃下,添加20%的Si3N4制备出的h-BN/HfB2可加工陶瓷的抗氧化性最佳,经乙炔烧蚀40s后,材料的失重率为3.4×10-3;随着烧蚀时间的延长其失重率先降低后增加。(5)在添加剂用量和制备温度相同的情况下,采用热压烧结的方式,可以明显的改善材料的抗氧化性,降低材料的氧化深度,同时提高了材料的自修复能力。
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