CaB2O4掺量对烧结后hBN结构及摩擦性能的影响

为了促进hBN的结晶生长,降低其摩擦系数,研究了CaB2O4掺量对烧结后hBN结构和摩擦性能的影响。在hBN中加入CaB2O4作为烧结助剂,在N2气氛下于2000℃保温5h对不同CaB2O4掺量的hBN进行了烧结,采用XRD、SEM和摩擦磨损试验机对烧结后hBN的物相组成、显微结构和摩擦性能进行了表征,并探讨了烧结后hBN的摩擦磨损机理。结果表明:烧结后,hBN晶体呈片状。随着CaB2O4掺量由0%增加到15%,hBN晶体直径由0.5~2μm逐渐增大到2~4.5μm;晶体厚度由100nm增加到200nm,说明在N2气氛下,2000℃,保温5h时,CaB2O4的加入可以促进hBN的结晶生长。hBN块体的摩擦系数随着CaB2O4掺量的增加有下降的趋势。随着温度从室温增加到800℃,烧结后hBN的摩擦系数先增大后减小。

CaB_2O_4/CBS复相陶瓷的制备及性能

研究了偏硼酸钙(CaB2O4)与钙硼硅(CBS)玻璃按不同比例制备的CaB2O4/CBS复相陶瓷的相组成、显微结构、介电性能和热膨胀系数等。在200～500℃时,复相陶瓷的热膨胀系数为10×10–6 K–1。当添加w(CBS)为20%,CaB2O4/CBS复相陶瓷经过930℃保温2 h后,试样主要由CaB2O4晶相和少量的β-CaSiO3晶相所构成。微观结构致密,气孔率低,晶粒尺寸为5μm左右。在10 MHz下,εr为7.18,tanδ为1.2×10–4。

片状hBN的制备及摩擦性能研究

以CaB2O4作为烧结助剂,采用热压烧结技术制备了片状hBN。通过SEM、XRD和摩擦磨损试验机对hBN块体的显微结构、物相组成和摩擦性能进行了表征。结果表明:在N2气气氛下,烧结温度为2000℃,保温时间为5h时,CaB2O4的加入可以有效的提高hBN的结晶性能。烧结hBN呈片状结构,其粒径约为0.52μm,厚度约为200 nm。hBN块体的摩擦系数和磨损量均随着温度的升高先增大后稍有降低,在600℃时,摩擦系数和磨损量均达到最高,其空气和水蒸气气氛下的摩擦系数分别为0.6和0.25磨损量分别为9.1 mg和4.9 mg。在整个测试温度范围内,水蒸气气氛下的摩擦系数和磨损量均比空气气氛下低,这主要是因为:室温下,水蒸汽在hBN与摩擦副的摩擦表面形成一层水膜;高温下,hBN可以与水蒸汽发生反应,生成H3BO3。