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Herstellung von Bornitridkeramik bei niedriger Temperatur

Mar 07, 2019

Hexagonale Bornitrid (h-BN) -Keramiken sind wichtige Konstruktionsmaterialien. Sie haben viele Vorteile, wie hohe Wärmeleitfähigkeit, niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient, gute Temperaturwechselbeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, gute Bearbeitbarkeit und elektrische Isolierung. Sie haben breite Anwendungsmöglichkeiten in der Metallurgie, Elektronik, chemischen Industrie und anderen Bereichen.

Reines hexagonales Bornitrid ist jedoch schwierig zu sintern , und seine geschichtete Struktur ist ähnlich wie Graphit schwer dicht zu stapeln, und seine physikalischen Eigenschaften wie hoher Schmelzpunkt und kovalente Bindungsfestigkeit machen es schwierig, die Sinterverdichtung unter herkömmlichen Bedingungen zu sintern. Um die Verdichtung zu fördern, werden üblicherweise Sinteradditive wie B 2 O 3 und Y 2 O 3 zugegeben, um die Sintertemperatur zu verringern. Die Zugabe von Sinteradditiven beeinflusst jedoch die umfassenden Eigenschaften der Bornitridkeramik (siehe unten). Es ist schwierig, hochdichte, auf Bornitrid basierende Verbundkeramiken durch Sinterverfahren bei Atmosphärendruck herzustellen, so dass derzeit üblicherweise ein Heißpress-Sinterprozess und Sinteradditive verwendet werden. Dieses Verfahren hat eine hohe Sintertemperatur (> 2000 ° C) und eine lange Sinterzeit (> 4 Stunden). All dies erhöht die Kosten für die Herstellung von Bornitridkeramik und behindert die weitere Anwendung von Bornitridkeramik in technischen Bereichen wie Hochtemperaturbelastung, Wärme- und Wellenübertragung, Metallschmelzen usw.

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Vor kurzem berichtete eine Forschungsgruppe über ein Verfahren zum Sintern hochfesten hexagonalen Bornitrids bei niedriger Temperatur. Bornitridkeramik mit hoher Dichte (97,6% Dichte) wurde durch Selbstverdichtungsmechanismus bei niedrigerer Herstellungstemperatur (1700 ° C) hergestellt. Die Forscher mischten Teilchen aus kubischem Bornitrid (c-BN) in Flockenpulver aus hexagonalem Bornitrid (h-BN) ein, verwendeten kubisches Bornitrid als Sinterhilfsmittel und Verstärkungsmittel und verwandten kubisches Bornitrid zur Umwandlung in BN-Zwiebeln (ein konzentrisches h-BN) Kreisstruktur) während des Sinterprozesses, begleitet von einer offensichtlichen Volumenausdehnung, die die Hohlräume zwischen hexagonalen Bornitridflocken füllt, während die Hohlräume zwischen h-BN-Flocken reduziert werden. Die Selbstdiffusionsentfernung macht es sehr dicht. Die Festigkeit dichter Bornitridkeramiken, die durch dieses Verfahren erhalten werden, beträgt das 2-3fache derjenigen herkömmlicher Bornitridkeramiken.



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Die Druckfestigkeit von Bornitridkeramiken, die durch Zugabe von kubischen Bornitridpartikeln hergestellt werden, ist offensichtlich höher als bei herkömmlichen reinen h-BN-Keramiken. Der Young'sche Modul und die Härte von hochfesten Bornitridkeramiken (HSHBN) nehmen mit zunehmendem Anteil an kubischen Bornitridpartikeln in der ursprünglichen Zusammensetzung zu.

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Alles in allem bietet dies einen neuen Weg zur Herstellung von Bornitridkeramik, das heißt, hochfeste Bornitridkeramik wurde bei niedriger Temperatur (1700 ° C) erfolgreich hergestellt, indem kubisches Bornitrid als Sinterhilfsmittel verwendet wurde. Es bietet auch eine neue Referenz für die Herstellung anderer Keramiken.