【摘 要】
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本文以H3BO3、CO(NH2)2和纳米ZrO2粉末为原料,通过固相反应合成了BN纳米层包覆ZrO2的复合纳米粉末。探索了BN的合成机理和包覆工艺,并通过热压烧结制备了ZrO2p/BN-SiO2复合材
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本文以H3BO3、CO(NH2)2和纳米ZrO2粉末为原料,通过固相反应合成了BN纳米层包覆ZrO2的复合纳米粉末。探索了BN的合成机理和包覆工艺,并通过热压烧结制备了ZrO2p/BN-SiO2复合材料。利用DSC、XRD、SEM、TEM等分析手段,对包覆粉末的形貌、结构和包覆效果进行了分析,并探讨了BN包覆ZrO2复合粉末对ZrO2p/BN-SiO2复合陶瓷的组织、力学性能和抗热震性能的影响。研究结果表明,以H3BO3、CO(NH2)2和纳米ZrO2粉末为原料,按H3BO3和CO(NH2)2摩尔比1:3、BN与ZrO2的体积比为3:1取料、氮化温度在750℃,通过固相反应能够合成BN纳米层包覆ZrO2的复合粉末。TEM结果表明ZrO2纳米颗粒上包覆的非晶BN纳米层,厚度约10~50nm。包覆颗粒在高温烧结时能够有效的阻止ZrO2同基体中SiO2的反应。ZrO2p/BN-SiO2复合材料中,材料的致密度随ZrO2含量的增加,逐渐下降。材料的抗弯强度和断裂韧性随ZrO2含量的增加先逐渐增加,然后逐渐下降。在ZrO2含量为4vol.%时达到最大,分别为212.9MPa和2.55MPa·m1/2。材料的硬度、弹性模量和热膨胀系数随ZrO2含量的增加,逐渐增大。复合材料表现出良好的抗热震性能,实测临界热震温差均大于1100℃。通过对ZrO2p/BN-SiO2复合材料的力学性能和抗热震性能的综合比较,发现ZrO2的添加量为4~6vol.%时比较合适。
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