前驱体法制备SiBONC陶瓷及其组织结构

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前驱体法制备Si—C—N—M基高性能陶瓷的研究进展

前驱体法制备Si—C—N—M基高性能陶瓷的研究进展
4 7% E1 7 。
的前 驱 体 ,有 必 要 减 少 反 应 性 官 能 团 的含 量 。 S edn等人 又研 究 了 HP ndo Z与 单 官 能 硼 烷 化 合 物 的反应 ,得到 第 -4 S C N—B陶 瓷前 驱 t i :
体的聚合物 ,井由其制备 了 s —c N— i B陶瓷 纤 维。根据 所用单 官能硼 烷的不 同 ,制得 的前驱
硅 基 破 化 二 亚胺 )厦 S—C—N一~ 基 1 前 驱 体 。 i 啕瓷
关键词 :s— C—N—M基 商瓷 ,前驱体 ,热解 ,含硼聚硅 氯烷 ,隶硼硅 氯烷
近 年 来 ,多相 复 合 陶 瓷 ( 或称 陶 瓷 复合 材 料 )以其优异 的性 能 吸 引 了诸 多研 究者 的关注 , 成 为陶瓷研 究 的重要课 题之一 。例 如 ,硅基非 氧 陶瓷中的 S—c— 基复 合 陶瓷与单 纯 的 Sc和 i i S N 陶 瓷 相 比 ,具 有 更 高 的韧 性 和 使用 温度 , 4 在 这方面人 们 已经做 了大量 的工 作 _ _ 引。而 在 s i
微观 结构 【 。
在 S— — 基陶瓷前驱体中,M 主要 i c— M
是指 第 三主族 的 B、AI 以及 一 些 过渡 金属 元 素 , 如 Ti r 、Z 、Hf 。但 人 们 研 究 最 多 的是 s —c 等 i

N—B基 陶瓷前驱 体 。
S i C晶体的生长 ,使其直径在 2 r 之间_ 。 ~5r t n 6 j
( 中科院化学研究所分子科学 中心 ,北 京 10 8 ) 00 0 摘要 :综述 了聚告物 前驱体热解转化 击制备 高性能 一C—N—M 基畸瓷的研 究进展 ,着重舟绍 了3类
S—C—N—B基 陶瓷前驱体 ( j 主链 或侧基含有环硼 氯烷 或含硼杂环的聚硼硅 氯烷 、含硼聚硅 氯烷 和含硼 聚

先驱体转化法制备Si—B-N—C陶瓷纤维及表征

先驱体转化法制备Si—B-N—C陶瓷纤维及表征
单源先 驱体 C i N — B l(A B , 通 过胺解 T D 、热 交联 等过 程 即得到 Ⅳ_ l — H C T D )体 , 经熔融纺丝 、 不熔化处理后再在氮气 中高温裂解 , 得到连续的 s BN C纤维.该方法 的优点是 i —。 。 先驱体 的组成和结构特征往往能保持到 目 陶瓷产物 中. 标 然而 , 过程复杂 、 成本高是单体路线等缺点 ,
以下时无增 重 , 10 在 10~10 4 0℃温度 范围 内增 重约 3 3 . .% 关键词 S.. . i N C陶瓷纤维 ;先驱体转化法 ;聚硼硅 氮烷 ; B 耐高温 ; 氧化 抗 中图分类号 O 1 ;O 3 ; Q 4 6 4 6 1 T 33 文 献标识码 A 文章编号 0 5 -7 0 20 )811 - 2 109 (0 8 0 — 50 5 - 4
维的有效途径 , ] 其主要工艺包括先驱体的合成 、 纺丝、 先驱体丝的不熔化处理以及高温裂解等过程.
目前 ,s—— C陶瓷纤 维先 驱体 的合 成主要 采用 单 体路 线 .它 是 指先 合 成含 s,B_N和 C的单 体 [ i N。 B i 称
为单源先驱体 ( i l Sl epeu o) , 后 以适 当的方 式使 单体 聚合 即得 到s BN C S g Or r r r ] 然 ne l c cs i — — 陶瓷先驱 — 体 _2, asn等 以六 甲基 二硅 氮烷 、SC C 为起 始 原 料 , 先 在 一 8℃ 经 多步 反 应 ,合 成 1. ,5 .Jne i1、B 1 首 7
体聚硼硅氮烷( B Z … P S ) .在此基础上 , 本文通过对 P S 先驱体进行熔融纺丝 、 BZ 不熔化处理以及高温 裂解得到了相应 的 s BN C纤维 , i —— — 并对其组成、 结构和性能进行了初步表征.

前驱体聚合物转化法制备SiBNC陶瓷纤维的热解过程研究

前驱体聚合物转化法制备SiBNC陶瓷纤维的热解过程研究

P y r o l y s i s o f P o l y me r — De r i v e d S i BNC Ce r a mi c F i b e r s
PEN G Yu q i n g , ZHAN G J i n g , HA N K e q i n g, M US h i we i ,YU M u hu o
℃时陶瓷化转变过程基本完成 。1 6 0 0℃时热解得到 的S i B N C 陶瓷纤维主要结构为B — N 、S i — N 。 关键词:S i B N C ;陶瓷纤维;前驱体聚合物转化法;热解
巾图 分类 号 :T Q 1 7 4 . 7 5 文献 标志 码 :4 ) O 卜0 0 0 7 — 0 5
第3 5 卷 第1 期
2 0 1 4 年 2月
陶 簏李 旅
J o n' i ha l ofCe r a mi c s
Vo 1 . 3 5 N O. 1
F e b.2 01 4
前 驱 体 聚合 物 转化 法 制 备S i B NC陶瓷 纤 维 的热 解过 程 研 究
彭雨晴 ,张 婧 ,韩克清 ,牟世伟 ,余木火
D o n g h u a U n i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 1 6 2 0 , C h i n a )
Abs t r ac t: S i BN C c e r a mi c ib f e r s we r e pr e p a r e d by a pol y me r de r i ve d c e r a mi c r o u t e. Th e py r ol ys i s pr o c e s s of pr e c u r s o r ibe f r s was i n v e s t i g a t e d v i a TGA. FTI R. G C— MS a nd EA. The r e s ul t s s ho we d t h a t t h e r e we r e t hr e e we i g h t l os s r a n g e s d u ing r t he p y r ol y s i s of p r e c e r a mi c po l y me r ib f e r s i n n i t r og e n a t m os p he r e .Obs e r ve d i n c ombi na t i o n wi t h FTI R a nd GC— MS t e c hn i q ue s ,t h e c he mi c a l s t r uc t ur e c h a ng e d s i g ni ic f a nt l y d ue t o t h e r e l e a s e of me t h yl a mi ne a n d me t ha ne i n t h e t e mpe r a t u r e r a n g e f r om r o o m t e mpe r a t u r e t o 8 0 0℃ . a n d t he EA r e s ul t s e x hi b i t e d t ha t t he c a r bo n c o nt e n t d e c r e a s e d o b vi o us l y. Th e c e r a mi z a t i o n wa s c o mp l e t e d wh e n t he t e mpe r a t u r e wa s u p t o 8 0 0℃ . Bo n ds o f B— N a n d S i — N e xi s t e d i n t he s t r u c t u r e of t h e r e s u l t a n t S i BNC c e r a mi c ib f e r s py r o l yz e d a t 1 6 00℃ .

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》一、引言随着科技的不断进步,陶瓷材料的应用领域逐渐扩大,尤其是在高精度的3D打印技术中,SiC陶瓷因其优异的物理和化学性能而备受关注。

本文旨在探讨基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究,通过此方法可以精确地制备出具有复杂结构和精细特性的SiC陶瓷制品。

二、SiC陶瓷与3D打印技术SiC(硅碳化合物)陶瓷是一种具有高硬度、高强度、高耐热性和良好的化学稳定性的材料,被广泛应用于航空航天、电子封装、生物医疗等领域。

3D打印技术则是一种通过层层叠加材料来制造三维实体的技术,其精确性和灵活性使得复杂形状的制造成为可能。

将这两者结合起来,可以大大提高SiC陶瓷制品的制造效率和精度。

三、有机前驱体3D打印技术有机前驱体3D打印技术是一种利用有机前驱体材料进行3D 打印的技术。

该技术首先将有机前驱体材料加工成适合3D打印的浆料,然后通过3D打印机将浆料层层叠加,形成所需的形状。

随后,通过高温热解,有机前驱体转化为所需的陶瓷材料。

这种方法可以精确控制陶瓷的微观结构和性能,是制备复杂形状SiC 陶瓷的有效方法。

四、基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究本研究采用有机前驱体3D打印技术制备SiC陶瓷。

首先,选择合适的有机前驱体材料,并通过溶剂、添加剂等调整其浆料性质,使其适合3D打印。

然后,利用3D打印机将浆料层层叠加,形成所需的SiC陶瓷形状。

最后,通过高温热解将有机前驱体转化为SiC陶瓷。

在研究过程中,我们重点研究了以下几个方面:1. 前驱体材料的选择和优化:我们选择了多种不同的有机前驱体材料,通过实验比较其转化效率和最终产品的性能,以选择最合适的材料。

2. 浆料性质的调整:我们通过调整溶剂、添加剂等来优化浆料的流动性、粘度等性质,以保证3D打印的顺利进行。

3. 3D打印工艺的优化:我们通过调整打印参数,如层厚、打印速度、温度等,以获得最佳的打印效果。

4. 热解工艺的研究:我们研究了热解温度、时间等参数对最终产品性能的影响,以确定最佳的热解工艺。

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》一、引言随着科技的飞速发展,陶瓷材料在各个领域的应用越来越广泛。

其中,SiC(碳化硅)陶瓷因其优异的物理和化学性能,如高硬度、高强度、良好的热稳定性和耐腐蚀性,已成为一种重要的工程材料。

然而,传统的陶瓷制备方法往往存在工艺复杂、成本高、难以实现复杂形状的制造等问题。

因此,寻找一种新的制备方法,以实现SiC陶瓷的快速、高效、低成本制备,并能够满足复杂形状的制造需求,成为当前研究的热点。

有机前驱体3D打印技术为此提供了一种可行的解决方案。

二、有机前驱体3D打印技术有机前驱体3D打印技术是一种新型的陶瓷制备技术,其核心在于使用有机前驱体材料,通过3D打印技术将材料逐层堆积,最终形成所需的形状。

这种技术具有以下优点:一是可以实现复杂形状的制造;二是可以精确控制材料的组成和结构;三是具有较高的加工速度和较低的成本。

因此,该技术为SiC陶瓷的制备提供了新的可能性。

三、基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究基于有机前驱体3D打印技术,我们可以研究SiC陶瓷的制备过程。

首先,需要选择合适的有机前驱体材料,这种材料在高温下可以转化为SiC陶瓷。

其次,通过3D打印技术将有机前驱体材料逐层堆积,形成所需的形状。

最后,进行高温烧结,使有机前驱体转化为SiC陶瓷。

在研究过程中,我们需要关注以下几个方面:一是如何选择合适的有机前驱体材料;二是如何优化3D打印过程,以获得更好的打印效果;三是如何控制高温烧结过程,以获得理想的SiC 陶瓷性能。

此外,我们还需要对制备得到的SiC陶瓷进行性能测试,如硬度、强度、热稳定性等,以评估其性能是否达到预期。

四、研究结果与讨论通过研究,我们发现在选择有机前驱体材料时,需要考虑其热稳定性、分解温度、碳化硅的生成能力等因素。

在3D打印过程中,我们需要优化打印参数,如层厚、打印速度、温度等,以获得良好的打印效果。

在高温烧结过程中,我们需要控制烧结温度和时间,以获得理想的SiC陶瓷性能。

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》

《基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的研究》一、引言随着科技的不断进步,陶瓷材料的应用领域正在不断扩大。

在众多陶瓷材料中,碳化硅(SiC)因其优异的物理和化学性质,如高硬度、高热稳定性以及良好的电性能和光学性能,成为了研究热点。

传统的陶瓷制备方法虽然成熟,但存在着如制备周期长、耗能大、产品尺寸限制等不足。

因此,开发新型的、高效率的陶瓷制备技术成为了当前的研究重点。

基于有机前驱体的3D打印技术,因其可以快速制备出复杂结构的陶瓷零件,具有高效、精准和环保的特点,成为制备SiC陶瓷的理想方法。

本文旨在探讨基于有机前驱体3D打印SiC陶瓷的工艺、性能以及相关应用前景。

二、SiC陶瓷及其前驱体的选择SiC陶瓷以其优异的性能被广泛应用于高温、高负荷的恶劣环境中。

为了实现SiC陶瓷的3D打印,首先需要选择合适的前驱体。

有机前驱体因其具有可塑性强、易于加工等特点,成为了3D打印的首选材料。

通过选择合适的有机前驱体,可以有效地控制SiC陶瓷的组成和性能。

本研究所选用的有机前驱体需具有高热稳定性、高分解速率等特点,以利于SiC陶瓷的形成。

三、基于有机前驱体的3D打印工艺基于有机前驱体的3D打印工艺主要包括以下几个步骤:首先,根据设计模型将有机前驱体进行切片处理;其次,将切片后的前驱体进行逐层打印,形成三维结构;最后,通过高温热解处理,使有机前驱体分解并转化为SiC陶瓷。

在这个过程中,需要注意控制打印过程中的温度、压力等参数,以保证产品的质量和性能。

四、SiC陶瓷的性能研究经过3D打印和高温热解处理后,得到的SiC陶瓷具有优异的性能。

首先,其硬度高、耐磨性好,可以应用于机械密封、轴承等高负荷环境中;其次,其热稳定性好,可以在高温环境下长时间工作;此外,SiC陶瓷还具有优异的电性能和光学性能,可以应用于电子、光电等领域。

本研究所制备的SiC陶瓷在各项性能上均表现出色,具有广泛的应用前景。

五、应用前景基于有机前驱体3D打印的SiC陶瓷具有广泛的应用前景。

先驱体法制备纳米SiBON陶瓷粉体

先驱体法制备纳米SiBON陶瓷粉体

先驱体法制备纳米SiBON陶瓷粉体
张晓东;温广武;全保刚;黄小萧;韩兆祥;张宝友
【期刊名称】《稀有金属材料与工程》
【年(卷),期】2008(37)A01
【摘要】采用一种成本低廉、操作简便的新工艺成功制备出纳米SiBON陶瓷粉体。

首先以硼酸、无水乙醇和四氯化硅为原料合成SiBO先驱体,获得具有Si-O-B结构的先驱体凝胶;然后在氨气流中对先驱体凝胶进行热分解氮化处理,即获得具有B-N 结构的SiBON纳米粉体。

粉体呈现非晶态,粒径大约为30 nm。

【总页数】4页(P709-712)
【关键词】SiBON陶瓷;SiBO先驱体;热分解氮化;纳米粉体
【作者】张晓东;温广武;全保刚;黄小萧;韩兆祥;张宝友
【作者单位】哈尔滨工业大学材料学院;哈尔滨工业大学(威海);国家纳米科学中心【正文语种】中文
【中图分类】TQ171.415
【相关文献】
1.等离子体法大规模制备纳米陶瓷粉体材料等11项 [J],
2.先驱体转化法制备SiCO陶瓷粉体的氧化性能 [J], 李厚补;张立同;成来飞;王一光
3.纳米陶瓷及纳米陶瓷粉体的制备 [J], 宋晓岚;杨振华;邱冠周;曲选辉
4.等离子体法大规模制备纳米陶瓷粉体材料 [J], 无
5.SiBON纳米粉体的制备与表征 [J], 李建权;张玉军;龚红宇;赵林
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稀有金属材料与工程第37卷
图4为陶瓷材料抛光表面的扫描电镜照片。

观察BsE照片(图4a)发现陶瓷表面的衬度基本相同,表明陶瓷材料的成分分布比较均一。

陶瓷表面的微观形貌照片(图4b)表明陶瓷表面并不平整光滑,这使得图4a中出现的微弱衬度差。

先驱体合成时乙二胺的交联度较大,影响了粉体粒径的均一性。

粉体的粒径分布范围较大,在烧结过程中由于收缩不均匀,进而导致陶瓷材料表面不光滑。

图4材料抛光表面的扫描电镜照片
Fig.4Micrographofthepoljshedsurfaceofthe∞mmics:(a)back∞atteredelec仃onimage柚d(b)secondelectmnimage
观察断口形貌照片(图5)发现陶瓷材料的断裂为脆性断裂,并存在明显的脉状断口,断口中没有发现明显的晶粒和晶体的形貌,这是非晶材料的断裂特征,说明该材料体系在1700℃时基本保持非晶态,这与陶瓷材料的XRD分析相吻合。

图5陶瓷材料的断口形貌
F噜.5SEMimage
of缸n鹏吼l血ccofc雕m【lic:(a)loW唧i五c撕∞蛐d(b)IligII删咖6c砒i叽
观察材料的透射电子显微镜照片(图6a)发现陶瓷材料存在3种不同的组织结构,在主相为非晶态的连续相基体上,还分布有少量纳米级Si,N。

颗粒和多晶态h—BN。

图6b为基体的TEM选区电子衍射花样,选区点标记为A。

这一衍射斑为明显的非晶态衍射花样,表明陶瓷材料基体是非晶态物质。

图6c为黑色斑点的TEM选区电子衍射花样,选区点标记为B,经标定为四方晶系a.Si3N4,其颗粒尺寸均低于50衄,这表明陶瓷材料中的Si3N4析晶不完全或为纳米晶。

图6d为基体上选区点C处物质的TEM选区电子衍射花样。

该衍射花样为明显的多晶衍射环,经标定为多晶态h.BN的衍射花样。

图61700℃烧结陶瓷材料的TEM照片
Fig.6
TEMmicrographsofcemmicsinteredatl700℃:(a)
micrographoftheceramicspecimen,(b)diffractionofthe
matrixofpointA,(c)dimactionoftheco他B,帅d(d)
difh.actionoftheco他C
3.4热压烧结材料的力学性能
1700℃热压烧结制得的陶瓷块体材料的密度为2.01g/cm3,陶瓷材料的抗弯强度为185.15MPa、断裂韧性为2.55MPa·m“2、维氏硬度为3.70GPa。

相对于其他非晶材料,该材料的强度较高,具有较大的比强度。

由于Si3N4纳米晶的弥散分布和h.BN对于陶瓷基体的断裂韧性提高作用【91,使得陶瓷材料的力学性能比较优越。

4结论
1)陶瓷粉体主要由Si,B,O,N,C5种元素组成,由于氧元素的引入,先驱体的合成工艺条件简单。

2)1700℃热压烧结得到的陶瓷材料基本保持非晶态,在非晶陶瓷基体上分布有纳米级Si3N4颗粒和多晶态h.BN,有利于陶瓷材料力学性能的提高;
3)陶瓷材料的抗弯强度为185.15MPa、断裂韧性为2.55MPa皿m、维氏硬度为3.70GPa,力学性能优于一般的非晶态材料。

参考文献Referenc髑
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Sbc招钞【J】,2000,20:1355
前驱体法制备SiBONC陶瓷及其组织结构
作者:白宏伟, 温广武, 李峰, Bai Hongwei, Wen Guangwu, Li Feng
作者单位:白宏伟,李峰,Bai Hongwei,Li Feng(哈尔滨工业大学材料学院,黑龙江,哈尔滨,150001),温广武,Wen Guangwu(哈尔滨工业大学材料学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学(威
海),山东,威海,264209)
刊名:
稀有金属材料与工程
英文刊名:RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING
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10.员冬玲.邓建新.段振兴.YUN Dong-Ling.DENG Jian-Xin.DUAN Zhen-Xing对称型叠层陶瓷喷嘴的结构设计及其冲蚀磨损行为研究员[期刊论文]-无机材料学报2009,24(2)
本文链接:/Periodical_xyjsclygc2008z1009.aspx。

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