反应烧结法制备BN/Si3N4复相陶瓷的结构和性能

采用在硅(Si)粉中添加硼(B)粉,利用反应烧结法制备氮化硼/氮化硅(BN/Si_3N_4)复相陶瓷,分别采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜对其相组成和断面形貌进行表征,并采用同轴法分析其介电性能.结果表明:成型压强的增加会导致样品氮化率下降;随着氮化温度的升高,样品氮化率增大;随着B添加量的增加,样品的氮化率先升高后降低.采用12 MPa成型且B添加量为10%(质量分数)时,经1 450℃氮化处理制得的陶瓷以β-Si_3N_4相为主,孔隙率为40.12%,在2~18GHz频率下,其介电常数为3.27~3.58,介电损耗角正切值为1.10×10^(-3)~1.12×10^(-2).B的加入有效地改善了Si_3N_4陶瓷的介电性能,有望应用于透波材料领域.

压应力场下PLZT铁电陶瓷的原位Raman观测

铁电陶瓷材料在外场加载下的畴变所引起的材料结构变化,是导致材料性能衰变和破坏的主要原因,Raman光谱技术是一种研究铁电材料畴变和微结构变化的无损伤性及原位微区的观测方法。采用传统固相法合成Zr/Ti原子比为53/478的掺镧锆钛酸铅(PLZT)铁电陶瓷材料,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜及Precision_LC铁电测试系统分别对试样进行结构形貌表征和铁电物理性能测试,利用自制的应力加载装置与Raman光谱仪联用,实现不同压应力场作用下试样的原位Raman谱测试,考察和分析Raman谱软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰强和峰位随散射偏振方向的变化规律。结果表明,不同压应力场下Raman软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰强均随散射偏振角度呈现正弦式的变化规律,在60°偏振角度上软模峰强最大,在150°偏振角度上软模峰强最小。随着压应力场的增加,在0°和60°偏振角度获得的软模峰强随应力场的增加呈现明显的下降趋势,而在90°和150°偏振角度获得的软模峰强基本不变。压应力场变化对PLZT陶瓷的Raman软模E(2TO)和E(3TO+2LO)+B1的峰位均不产生影响。

先驱体转化法制备含硼SiC纤维

通过二甲基胺硼烷(dimethylamine borane,DMAB)与低分子量聚碳硅烷(low-molecular mass polycarbosilane,LPCS)反应合成硼溶胶,将硼溶胶与高分子量聚碳硅烷(high-molecular mass polycarbosilane,HPCS)共混制备含硼聚碳硅烷先驱体,经熔融纺丝、氧化交联、热解以及1 800℃烧结制备含硼碳化硅纤维(SiC-B),研究了硼溶胶的形成过程以及SiC-B纤维的组成与性能,结果表明:由于Si—H键和B—H键的相互作用,LPCS与DMAB发生反应,实现LPCS的化学交联,从而形成高分散、高稳定的硼溶胶;硼的引入有效抑制了高温烧结过程中SiC晶粒长大,显著提高了纤维的致密度和力学性能;经1 800℃烧结后,SiC-B纤维表面光滑、断面致密,纤维平均拉伸强度为0.8 GPa。X射线衍射结果显示:SiC-B纤维的主要晶相为β-SiC和少量α-SiC,β-SiC的平均晶粒尺寸约为17.8 nm。