ZrO_(2)(AlN)/h-BN复合陶瓷性能研究及超重力凝固坩埚研制

凝固是制备材料很基本的成型技术之一,但超重力凝固时,高转速产生的离心力克服合金熔体在坩埚孔隙处产生的表面张力,极易在超重力凝固过程中发生熔体渗漏或坩埚破碎,导致实验失败。本工作采用热压烧结工艺制备ZrO_(2)/h-BN和AlN/h-BN复合陶瓷,测试其物理和力学性能,择优选材加工成坩埚。结果表明,AlN/h-BN的热导率优于ZrO_(2)/h-BN,其高温压缩强度明显高于ZrO_(2)/h-BN。基于超重力凝固时坩埚损伤的力学分析,选用低密度、高热导率、高压缩强度的AlN/h-BN制备坩埚,通过50炉超重力凝固实验,验证其性能满足超重力凝固的需要。

Al_2O_3加入量对AlN-Al_2O_3复相陶瓷制备及性能的影响

以AlN和Al2O3为原料,Y2O3为烧结助剂,N2气氛下在1650℃下热压烧结制备出了AlN-Al2O3复相陶瓷;采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对复相材料的相组成、显微结构进行表征。研究了Al2O3加入量对AlN-Al2O3复相材料的强度、热导率和介电性能的影响。结果表明,Al2O3加入量的增加可促进材料的烧结致密化和抑制AlN基体晶粒的生长。Al2O3含量为20 wt%和30 wt%时可制得致密的AlN-Al2O3复相陶瓷。Al2O3利用其高强度和弥散强化作用对AlN基体起到了明显的增强效果。随着Al2O3加入量的增加,试样的抗弯强度显著提高,热导率和介电性能也得到改善。加入30 wt%Al2O3的复相陶瓷的抗弯强度和热导率达到最大值457 MPa和57 W/(m.K),介电常数和介电损耗达到最低值9.32和2.6×10-4。当Al2O3含量达到40 wt%以后,材料中部分AlN与Al2O3反应生成AlON,从而使材料的抗弯强度、热导率和介电性能又明显下降。

不同重力环境对AlN-玻璃复相陶瓷显微结构的影响

采用ＳＨＳ化学炉为热源，在抛物线飞行飞机上进行了一系列不同重力环境下的ＡｌＮ－玻璃复相材料的液相烧结，研究了烧结过程中，不同重力水平对材料显微结构和扩散行为的影响．研究结果表明：超重力条件下物相会发生偏析，而微重力条件下，物质扩散均匀，可促进晶粒的正常发育，有利于材料显微结构的均匀性．