相变辅助烧结技术制备碳纤维增强氮化硼复合陶瓷

付冰洁; 顾士甲; 赵钊永; 王连军; 江莞

doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2025.04.011

陶瓷学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (04) : 777 -785. DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2025.04.011

相变辅助烧结技术制备碳纤维增强氮化硼复合陶瓷

付冰洁, 顾士甲, 赵钊永, 王连军, 江莞

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摘要

六方氮化硼陶瓷具有卓越的高温稳定性、抗腐蚀性、电绝缘性以及润滑等特性，在航空航天、电子技术、冶金工业、机械制造等多个领域中具有极大的应用潜力。相变辅助烧结技术可以实现六方氮化硼陶瓷低温烧结致密化，但目前制备单相六方氮化硼陶瓷力学性能仍相对较低，在实际应用中存在一定的局限性。本研究通过引入碳纤维作为第二相增强材料，利用立方氮化硼相变辅助自增压烧结的方法来制备高性能的碳纤维/BN陶瓷复合材料。通过X射线衍射、扫描电镜以及力学性能等测试表征手段，系统研究了不同含量和尺寸的碳纤维对BN复合陶瓷物相、形貌和力学性能的影响，揭示了碳纤维含量和尺寸对复合陶瓷性能的影响规律。结果表明，当碳纤维含量为5%、尺寸为300目时，复合陶瓷拥有最佳抗弯强度(130.5 MPa)，同时，其断裂应变可以达到1.1%，是未添加碳纤维样品的2倍以上。碳纤维的引入起到了良好的增强、增韧效果，对氮化硼陶瓷的实际应用具有重要意义。