石墨材料(liào)作為早期蒸鍍金屬的蒸發源材料,具有許多(duō)優良的性質(zhì)
石墨(mò)材料作為早期蒸(zhēng)鍍金屬的蒸發源材料,具(jù)有許多優良的性質,如良好(hǎo)的 耐高溫性、熱穩定性,良好的導電性,較好的抗熱震性能等。然而石墨材料(liào)在高 溫下易氧化、易與蒸鍍的金(jīn)屬發生化學反應導致坩堝(guō)開裂,影響使用壽命。六方 BN與石墨具有(yǒu)相同的晶體結構,極為相似(sì)的熱膨脹係數和熱導率,優良的耐冷 熱循環衝擊特性,是最理想的熱(rè)匹(pǐ)配體係。而且BN對熔融金屬的(de)耐腐蝕性也很
好,具(jù)有良好的高溫電絕緣性和機械加工(gōng)性能。如果將石(shí)墨與六方BN製成 C/h—BN疊(dié)層狀複合材(cái)料,根據複合(hé)材料的加和性,C/h-BN材料可保持單相的性 質(zhì),同時具有兩者共同優良的性質,這樣(yàng)為設計和製(zhì)造新型的具有高耐熱衝擊性 的熱匹配型的蒸發源材料提供了極大的可能。 本文采用熱壓燒結和SPS燒結兩種燒結技術製備了(le)C/h-BN層狀複合材料(liào),
通過對石墨層與BN層之間的界麵層進(jìn)行設計(jì),研究了燒結方式、燒結溫度、保 溫時間、BN層厚度(dù)、中間層成分等參數對(duì)材料結構和性能的影(yǐng)響。 在C/h.BN層狀複合材料的熱壓燒結研究中,BN的致密度隨著燒結溫度的 升高而增大,隨著燒結溫度的升高(gāo),材料界麵結(jié)合狀態逐漸改善,層間出現了過
渡區域。燒結溫(wēn)度越高,層狀(zhuàng)複合材料的層間結合強度越(yuè)高;研究表明,過長的 保溫時間對材料力學性能不利,材料的抗熱震(zhèn)性能是隨著燒結溫度(dù)的(de)升高是逐漸 提高的。 采用SPS燒結技術製(zhì)備(bèi)了C/h.BN層狀複合材料。研究(jiū)發(fā)現,隨著燒結溫度
的升高(gāo),BN的致密度也是(shì)逐漸增加的。高溫下過長的保溫時間對BN致密度(dù)和 材料界麵結合不利。這可(kě)能與BN晶粒異常長大有關。隨著燒結溫度的升高,元 素擴散加劇,過渡層的厚度(dù)越厚,材(cái)料的層問界麵結合強(qiáng)度升高,石墨層與BN 層(céng)結合的越好。試樣的抗熱震性能在保(bǎo)溫較短的時間內隨著燒結溫度的升高也是(shì) 逐漸(jiàn)增(zēng)加的。而在保溫較長的時間(15 rain)內,試樣的抗熱震性能先增(zēng)加後減
小。試樣隨著BN厚度的增加,其界麵的結合狀況是逐(zhú)漸劣化的。 研究表明,適當的中間層(céng)有利於(yú)C/h-BN層狀複合材料的層間結合。中間層
的材料體係為A1.BN混合物。采用中間層鋁含量為20wt%、40wt%、60wt%、80wt%
的試樣進行燒結。研究發現,在鋁含量(liàng)較低情況下,中間層主要生成物的是A1N, 隨著鋁含量的(de)增多,中間層生成的A1N也越多,當鋁(lǚ)含量達到80wt%時,有極
少量的A14C3生成。熱壓燒(shāo)結與SPS燒結相比,熱壓燒(shāo)結時間較長,對(duì)材料界麵