【摘 要】
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相比于传统的硅基陶瓷,四元系SiBCN陶瓷具有更优异的高温组织稳定性和高温抗氧化性能,在航空航天、国防、冶金、石化、核能和高端装备制造等领域显示出巨大的应用潜力。基于机械合金化技术制备的SiBCN陶瓷粉体（MA-SiBCN）烧结活性较低,加入传统氧化物等烧结助剂会降低其氧化性能且助烧结效果有限。因此本课题以SiCN/SiBCN复相陶瓷为研究对象,研究裂解工艺和烧结温度对陶瓷材料的显微组织结构及力学
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相比于传统的硅基陶瓷,四元系SiBCN陶瓷具有更优异的高温组织稳定性和高温抗氧化性能,在航空航天、国防、冶金、石化、核能和高端装备制造等领域显示出巨大的应用潜力。基于机械合金化技术制备的SiBCN陶瓷粉体（MA-SiBCN）烧结活性较低,加入传统氧化物等烧结助剂会降低其氧化性能且助烧结效果有限。因此本课题以SiCN/SiBCN复相陶瓷为研究对象,研究裂解工艺和烧结温度对陶瓷材料的显微组织结构及力学性能影响规律,探讨烧结过程SiC晶须原位生长行为及机制,阐明了复相陶瓷在1300～1600℃的氧化动力学及氧化损伤机理,为研发高性能SiCN/SiBCN复相陶瓷奠定理论基础和提供工艺保障。通过机械合金化法与有机先驱体裂解法相结合制备先驱体包覆SiBCN陶瓷复合粉体（包覆粉）,包覆的复合粉体在900℃热处理得到SiCN/SiBCN混合粉体（裂解粉）;将包覆粉和裂解粉在不同温度（1500-1700℃）热压烧结制备得到SiCN/SiBCN复相陶瓷。采用XRD和SEM技术表征对比不同烧结温度和不同裂解工艺制备复相陶瓷的显微组织及物相组成,结果表明裂解粉体制备的陶瓷材料相对密度较包覆粉制备的陶瓷材料,致密度提高20.2%,气孔率显著降低,其中裂解粉体经1500℃烧结后,复相陶瓷相对致密度达90.4%;聚硅氮烷先驱体转化SiCN有效抑制SiBCN结晶析出BN（C）相,SiCN/SiBCN复相陶瓷的物相组成为α-SiC、β-SiC和BN（C）相。基于先固化裂解工艺,提高烧结温度至1800℃有效促进SiCN/SiBCN复相陶瓷的烧结致密化;热压烧结过程中陶瓷基体析出SiC晶须,孔隙率较高的复相陶瓷,SiC晶须长径比越大。SiCN/SiBCN复相陶瓷的高温氧化行为在1000～1600oC范围较为复杂,其中SSC1700复相陶瓷样品失重率最低,达7.97%,SS1600复相陶瓷样品失重率最高,达26.45%。SiCN/SiBCN复相陶瓷在1500oC氧化时间小于4h时,其氧化行为可近似用抛物线速率方程描述,氧在氧化层中扩散受氧在氧化层的扩散速率决定;在4h-8h氧化时间范围内,该复相陶瓷的氧化行为均不符合线性和抛物线速率规律,氧化机理较为复杂。
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