SiC-BN-C复合材料的反应合成及氧化行为研究

摘要

本文采用反应热压烧结工艺制备了SiC-BN-C复合材料，并以现代分析方法研究了烧结温度和成分对复合材料的组织结构、室温力学性能高温氧化行为的影响规律和特点，阐明了复合材料的强化机制和高温抗氧化机理。
　　复合材料的致密度随着烧结温度的升高而增大，但烧结温度升高到2000℃以上后，致密度只有微小的增量，碳含量为50vol％的试样 C50在1900℃致密度为60%，2000℃达到84.94%，2100℃时为86.09%。
　　微观组织结构分析表明，烧结温度和碳含量对材料内部组织结构有很大影响，随着烧结温度的升高和碳含量的增大，材料内部层片状组织明显增多，并可以观察到SiC以颗粒状的形态均匀分布在C基体中。
　　力学性能测试结果表明，随着烧结温度的升高，复合材料的致密度、室温弯曲强度、断裂韧性和硬度逐渐升高，C50试样的最高值分别为：89.06%、133.7MPa、2.0MPa·m1/2和0.53GPa。不同成分配比的SiC-BN-C复合材料的致密度、弯曲强度、断裂韧性和硬度随着碳含量的增加而降低。
　　研究了SiC-BN-C复合材料在不同温度下的氧化行为，并结合复合材料的显微结构分析，系统的分析了复合材料的氧化机理。复合材料在600℃，800℃和1000℃空气中的氧化失重与C材料相比显著降低。复合材料的失重量随着氧化温度的升高先增大后减小，即在800℃氧化时失重率达到最大，复合材料在600℃和800℃氧化时没有形成氧化层，800℃时除了C的氧化失重，还伴有B2O3的大量挥发，所以失重达到最大，1000℃形成SiO2氧化层，一方面抑制了B2O3的大量挥发，另一方面阻止氧进入基体内部，SiO2氧化层的形成显著增强了材料的抗氧化性。

目录

SiC-BN-C复合材料的反应合成及氧化行为研究

REACTION SYNTHESIS ANDOXIDATION BEHAVIOURS OF SiC-BN-CCOMPOSITES

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 碳/石墨材料的性能

1.3 密封材料

1.4 碳/陶复合材料

1.5 原位热压反应制备碳/陶复合材料

1.6 本文的研究目的、意义和主要研究内容

第2章 试验材料与研究方法

2.1 试验用原材料

2.2 材料基本性能测试方法

2.3 材料的组织结构分析

2.4 抗氧化性能测试

第3章 SiC-BN-C复合材料的制备

3.1 热力学计算

3.2 原料配比及制备工艺

3.3 材料制备工艺流程

3.4 本章小结

第4章 复合材料的组织结构与力学性能

4.1 复合材料的XRD物相分析

4.2 致密度

4.3 复合材料的SEM微观组织结构分析

4.4 室温力学性能

4.5 本章小结

第5章 SiC-BN-C复合材料的高温氧化行为

5.1 复合材料的高温氧化

5.2 SiC-BN-C复合材料的氧化机理

5.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢