纹理Si₃N₄/BN复合陶的微结构,机械和热性能,使用两步烧结制备

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 陶工程 陶工程
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 化 (Si3N4) 和六角化 (h-BN) 复合材料是先进的陶材料.
• 优化它们的特性对于高性能应用程序至关重要.
• 控制微观结构,特别是h-BN颗粒大小,是关键因素.

研究的目的:

• 制造有纹理的Si3N4/BN复合陶. 为了制造有纹理的Si3N4/BN复合陶.
• 为了研究h-BN颗粒大小对材料性能的影响.
• 为热和机械应用优化复合材料性能.

主要方法:

• 两步烧结,结合伪热静态压缩 (PHIP) 和气压烧结.
• 制造有纹理的Si3N4/BN复合材料,具有不同的h-BN颗粒大小.
• 密度的表征,机械性能 (柔性强度,断裂性) 和导热性.

主要成果:

• 增加的h-BN颗粒大小降低了体积密度,但增加了屈曲强度.
• 较大的h-BN血小板促进了硬化机制,增强了骨折性.
• 优化的复合材料 (1-2 μm h-BN) 实现了高热导率 (92 W∙m−1∙K−1) 和强大的机械性能 (540 MPa,7.5 MPa∙m−1/2).

结论:

• 通过h-BN颗粒大小控制纹理是提高陶复合材料性能的有效策略.
• 有纹理的Si3N4/BN复合材料显示出大规模制造的潜力.
• 这些材料对定向散热应用有前途.