《非氧化物體系高溫微晶玻璃的製備及其特性研究》是依託北京航空航天大學，由張躍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非氧化物體系高溫微晶玻璃的製備及其特性研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：張躍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微晶玻璃是一種用途廣泛的高性能無機非金屬材料，但是目前只有氧化物體系，這限制了其高溫套用。本項目提出一種全新的高共價鍵碳氮化合物體系微晶玻璃。採用聚碳矽烷和聚硼矽氮烷有機合金為典型研究體系，通過高溫裂解無機化，形成具有微區成分差異的非氧化物非晶體，由於SiC區與SiBCN區的析晶能力不同，通過適當的析晶熱處理在緻密的SiBCN非晶基體中析出SiC微晶，製備SiC/SiBCN微晶玻璃。本研究闡明二元前軀體合金的無機化過程及其非晶體的緻密化特性；揭示非均勻高共價鍵體系的析晶規律及其影響因素；通過控制成分微區分散狀況實現微晶玻璃微結構的控制，揭示微結構對微晶玻璃高溫力學特性及高溫穩定性的影響規律。該項目提出了一種非氧化物微晶玻璃的製備技術，開闢了一個新的高溫無機非金屬材料體系，為研究一類新型高溫微晶玻璃材料提供理論指導。該類材料可作為高速飛行器熱結構、熱防護材料的新型候選材料。
結題摘要
微晶玻璃是一種用途廣泛的高性能無機非金屬材料，但是目前只有氧化物體系，限制了其高溫套用。本項目提出一種全新的高共價鍵碳氮化合物體系微晶玻璃，以聚碳矽烷（PCS）/聚硼矽氮烷（PBS）合金轉化製備SiC/SiBCN高溫微晶玻璃為代表，通過高溫裂解無機化，形成具有微區成分差異的非氧化物非晶體，由於SiC區與SiBCN區的析晶能力不同，通過適當的析晶熱處理在緻密的SiBCN非晶基體中析出SiC微晶，製備SiC納米晶均勻彌散在SiBCN非晶中的SiC/SiBCN微晶玻璃。本項目系統地研究了先驅體PCS（聚碳矽烷）、PBS（聚硼矽氮烷）、PSZ（聚矽氮烷）、PAS（聚鋁矽氮烷）以及二元合金體系（PCS/PBS、PCS/PAS、PCS/PSZ）的裂解陶瓷化過程及緻密化過程，以及析晶化熱處理對SiC/SiBCN、SiC/SiCN、SiC/SiAlCN微晶玻璃的微觀結構與緻密化的影響；了解、掌握了二元有機物合金的製備、陶瓷化過程、析晶特性及緻密化的特點及其影響因素，獲得了SiC納米晶均勻分散於非晶基體中的較緻密非氧化物微晶玻璃；結合裂解產物的析晶特性和微觀結構，最佳化了微晶玻璃製備的工藝；並初步探討了微晶玻璃的力學性能、高溫穩定性、導電性能及抗氧化性能。測試結果顯示，SiC納米晶的析出，提高了微晶玻璃的彈性模量和硬度；微晶玻璃的電導率也隨著無機化增強而升高，隨著析晶的進行和自由碳sp2/sp3比例的增大，電導率繼續增大。 本研究提出的非氧化物微晶玻璃製備技術，為製備高性能高溫陶瓷基複合材料以及高位塗層等開闢了一個新的途徑和思路，具有廣泛套用價值和理論指導意義。
