熱處理氣氛對SiBON陶瓷材料析晶行為的影響

張 衡，吳 赟，李道謙，李卓霖，王怡洋，吳松松，孫志遠(yuǎn)，溫廣武

(山東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，淄博 255000)

0 引 言

熔融石英陶瓷作為一種傳統(tǒng)透波材料，因具有較低的熱膨脹系數(shù)、較高的抗熱沖擊性、優(yōu)良的介電性能以及耐侵蝕性，長久以來被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、導(dǎo)彈、火箭、原子能等高新技術(shù)領(lǐng)域[1-4]。然而，由于熔融石英陶瓷的非晶態(tài)在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，當(dāng)其燒結(jié)溫度或使用溫度超過1 200 ℃[5]時，熔融石英會發(fā)生相轉(zhuǎn)變，即熔融石英會析出晶態(tài)方石英。在這一轉(zhuǎn)變過程中伴隨著較大的體積效應(yīng)，由此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會改變?nèi)廴谑⑻沾傻奈⒂^結(jié)構(gòu)，宏觀上表現(xiàn)為制品產(chǎn)生缺陷甚至裂紋，嚴(yán)重降低了熔融石英的力學(xué)性能，成為限制其實際應(yīng)用的主要障礙。當(dāng)燒結(jié)溫度低于1 200 ℃時，雖然可以避免熔融石英產(chǎn)生析晶，但制得的產(chǎn)品不致密且強(qiáng)度低。隨著飛行器技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的熔融石英陶瓷由于自身的析晶行為已無法滿足高于1 200 ℃的使用條件。

關(guān)于如何抑制熔融石英在使用過程中產(chǎn)生析晶現(xiàn)象并改善其使用性能這一課題，近些年來一些科研人員進(jìn)行了探索研究，并取得進(jìn)展。徐常明等[6]通過無壓燒結(jié)工藝制備了Si3N4/SiO2復(fù)合陶瓷，從物相分析、顯微結(jié)構(gòu)角度驗證了Si3N4的引入對于熔融石英陶瓷析晶所產(chǎn)生的抑制效果，同時該復(fù)合材料相較于熔融石英在相同燒結(jié)溫度下所制備的樣品在抗彎強(qiáng)度上由48.2 MPa提升至96.2 MPa。但對于該復(fù)合陶瓷中的抑制機(jī)理未進(jìn)行詳細(xì)探討?！?br>