放电等离子烧结碳化硼陶瓷的工艺研究

以单质硼粉和石墨粉为原料,采用放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering,SPS)制备了碳化硼陶瓷,使碳化硼的合成和致密化一次完成。系统研究了烧结温度、烧结压力、保温时间和升温制度等SPS工艺条件对碳化硼陶瓷烧结性能的影响。结果表明:碳化硼合成的起始温度在1100℃左右;较高的烧结温度和烧结压力、适中的保温时间和升温速率,以及两步保温的升温制度有利于碳化硼陶瓷的烧结致密化;确定了适宜的SPS工艺条件为烧结温度1800℃、烧结压力40 MPa、保温时间6 min,升温速率100℃/min、两步保温,在此条件下得到了致密度较高的碳化硼陶瓷。     

放电等离子烧结硼-碳系陶瓷

采用高纯硼粉和碳粉放电等离子烧结工艺(Spark Plasma Sintering technique)烧结了三种不同化学计量比的硼-碳系陶瓷,分别为:B3.5C, B4.0C和B4.5C.用X 射线衍射分析了烧结体的物相.结果表明:原始粉末在1300～1600℃合成富硼碳化硼陶瓷(B4C1-x),致密化过程则发生在1700℃～1900℃.用放电等离子烧结成功地在1900℃获得了相对致密度大于95;的碳化硼陶瓷.     

碳化硼陶瓷的放电等离子烧结及其力学性能

以硼粉和石墨粉为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)反应烧结碳化硼陶瓷,使碳化硼的合成和致密化一次完成.研究结果表明:碳化硼的SPS反应烧结过程可以分为5个阶段,碳化硼合成的起始温度在1100 ℃左右,致密化的起始温度则在1650 ℃左右;在1800 ℃烧结得到了致密度为98.2;的碳化硼陶瓷,其维氏硬度和杨氏模量分别达到48.8 GPa和264.5 GPa.