高温热处理对SiBCN/HfC复相陶瓷物相组成及微观结构的影响

摘要

采用高能球磨-机械合金化法制备出非晶SiBCN粉末,并用放电等离子烧结(SPS)法制备SiBCN/HfC复相陶瓷.用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等研究了高温热处理对其物相组成与微观形貌的影响.研究结果表明,在机械合金化制备非晶SiBCN粉体过程中引入的氧,使BN氧化生成B2O3.在陶瓷烧结时部分HfC发生氧化生成HfO2,使1600℃热处理后,HfO2经碳热还原反应还原成HfB2,并在陶瓷基体内产生气孔.在1650和1800℃热处理过程中,HfO2被还原成HfB2后,基体中的HfC按照HfC+2C+B2O3=HfB2+3CO反应转化为HfB2.引入氧使SiBCN/HfC陶瓷在高温下发生物相转化,陶瓷基体也因气体产物的挥发变得疏松多孔.因此,控制氧含量对SiBCN/HfC复相陶瓷的高温应用具有一定的借鉴意义.