氮化硼陶瓷晶粒尺寸和晶型对力学及抗溅射性能的影响

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1、硕士学位论文氮化硼陶瓷晶粒尺寸和晶型对力学及抗溅射性能的影响InfluenceofGrainSizeandCrystalTypeontheMechanicalPropertiesandSputteringResistanceofBNCeramics王征哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TQ174学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工学硕士学位论文氮化硼陶瓷晶粒尺寸和晶型对力学及抗溅射性能的影响硕士研究生：王征导师：贾德昌教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015

2、年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ174U.D.C:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringInfluenceofGrainSizeandCrystalTypeontheMechanicalPropertiesandSputteringResistanceofBNCeramicsCandidate：WangZhengSupervisor：Prof.JiaDechangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEng

3、ineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文将行星球磨后h-BN粉体进行热压烧结，通过调节保温时间和热压烧结的温度，制得了不同晶粒尺寸的h-BN陶瓷。用h-BN和c-BN粉体分别和熔石英进行热压烧结，制备了

4、h-BN/SiO2和c-BN/SiO2复合材料。利用XRD、SEM等分析手段表征了材料的物相以及微观形貌；利用万能试验机研究h-BN陶瓷的力学性能；通过离子溅射实验，研究了h-BN陶瓷抗离子溅射性能，分析了溅射后材料表面的物相、粗糙度、微观形貌的特征，并对材料的溅射机理进行了探索。研究表明，在保温相同时间的条件下，随着热压烧结温度的提高，h-BN陶瓷oo的晶粒尺寸逐渐变大，从在1600C保温0.5h时的0.5μm增长到在1900C保温0.5h时的4μm。在烧结温度相同的条件下，随着保温时间的增加，h-BN陶瓷的晶粒尺oo寸也

5、逐渐增加，从在1800C保温1h的4μm增长到在1800C保温5h时的8μm。随着h-BN陶瓷材料晶粒尺寸的增加，其抗弯强度有明显的降低，其关系符合Hall-Petch公式。晶粒尺寸为0.5μm时h-BN陶瓷的弹性模量、抗弯强度和断裂韧1/2性最高，分别为50.1GPa、163.5MPa、和2.85MPam。在不同离子能量相同溅射时间和相同离子能量不同溅射时间的溅射条件下，h-BN陶瓷材料的抗离子溅射特性都随着晶粒尺寸的增加而逐渐变差，表面粗糙度和溅射侵蚀速率随晶粒尺寸的增加而逐渐增加。h-BN陶瓷的溅射侵蚀速率随溅射时间

6、增加而降低，但是随着溅射能量的增加而增加。分别采用h-BN和c-BN粉体和熔石英为原料，热压烧结制备了不同晶型的BN/SiO2复合材料；随溅射离子能量增加，溅射侵蚀速率逐渐增加；在相同离子能量条件下，随溅射时间增加溅射侵蚀速率逐渐降低；h-BN/SiO2复合材料中h-BN晶粒比熔石英和方石英更容易被溅射掉，而c-BN/SiO2复合材料受溅射时，首先是包覆c-BN晶粒的熔石英被溅射掉，然后c-BN晶粒再由于脱粘而与熔石英基体发生分离，造成整体材料的溅射损失。关键词：h-BN；c-BN；晶粒尺寸；显微组织；抗离子溅射性能-I-哈

7、尔滨工业大学工学硕士学位论文Abstracth-BNpowderswasballmilledtobesub-microned,andthehot-pressingsinteringtimeandtemperaturewascontrolledtogetdifferentgrainsizesofceramic.h-BNandc-BNpowdersandfusedquartzwerehot-pressingsintered,topreparetheh-BN/SiO2andc-BN/SiO2compositematerials.U

8、singtheXRD,SEMtocharacterizethephaseandmicrostructureofmaterials;universaltestingmachinewasusedtostudyh-BNceramicmechanicalproperties;byionerosio