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本文采用原位反应的方法分别以Si3N4、9Al2O3·2B2O3、2Al2O3·B2O3和Si3N4、2Al2O3·B2O3、Al2O3为原料,热压制备了具有良好可加工性能的BN/莫来石复相陶瓷,研究了该复相陶瓷的制备工艺、组织结构、力学性能并对原料硼酸铝的制备工艺进行了初步探索。 以Al(OH)3和H3BO3为原料,按照2∶1和9∶2的摩尔比配料,在900℃下反应烧结制备硼酸铝。XRD结果显示在此烧结温度下,均能生成较为纯净的2Al2O3·B2O3和9Al2O3·2B2O3。 以Si3N4、9Al2O3·2B2O3、2Al2O3·B2O3和Si3N4、2Al2O3·B2O3、Al2O3为原料在1600~1800℃下热压烧结制备了BN/莫来石复相陶瓷。以上两种原料制备的复相陶瓷的力学性能和微观组织均没有明显差别。但与纯莫来石陶瓷相比,该复相陶瓷在强度不受弱相 BN影响的同时,韧性、硬度和弹性模量得到明显改善,提高了其可加工性。抗弯强度和维氏硬度均随烧结温度的提高而增大,在1800℃下可达334.9MPa和8.16GPa。断裂韧性在烧结温度为1700℃时达到了3.17MPa·m1/2,是纯莫来石陶瓷的2倍,这种增韧现象主要是由于层片状 BN导致裂纹偏转,消耗了断裂能。由于引入了弹性模量较低的BN,复相陶瓷的弹性模量有了大幅度下降。1800℃下烧结的复相陶瓷,BN和莫来石晶粒均充分生长。TEM观察发现,莫来石晶粒尺寸为10μm~2μm;层片状的BN长度为200nm~800nm,厚度约为200nm。BN颗粒主要分布在莫来石晶粒的交界处,少数在莫来石晶粒内部出现。 利用常规的磨削和钻孔方法对BN/莫来石进行了可加工性能试验,由于引入了弱相 BN,形成了分布均匀的BN/莫来石弱界面,使陶瓷具有可加工性。结果显示上述两种原料在1600~1800℃烧结制备的复相陶瓷,随着烧结温度的降低可加工指数逐渐增加,可加工性能得到提高。