李亚静
,
张跃
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2014.13278
SiBCN是目前重要的高温非晶材料之一.非晶结构表征是研究非晶材料形成过程的关键.采用固态NMR和FT-IR为主要的研究手段研究聚硅硼碳氮烷的热稳定性和SiBCN陶瓷前驱体高温裂解机理.研究表明,陶瓷化转变过程分为三个阶段,第一阶段是产生引发剂,即聚合物前驱体中的叔碳脱氢转化成季碳自由基;第二阶段是链增长和链终止,季碳自由基首先攻击碳甲基,使甲基脱落生成新的自由基,随着温度的升高,自由基还会攻击硅甲基,生成新的自由基.在生成新的自由基过程中使链增长.当自由基与自由基结合时,链终止;第三阶段是陶瓷化,通过脱氢将已经无机化的中间产物转化成陶瓷,形成无机三维连续非晶网络.第一、二阶段属于有机转变,第三阶段属于无机转变.当转化成陶瓷时,陶瓷内只含有Si、B、C和N四种元素,端基完全脱落.
关键词:
MNR
,
FT-IR
,
SiBCN
,
聚硼硅氮烷
李亚静
,
李婧
,
刘洪丽
,
张跃
人工晶体学报
高温结构材料ZrB2陶瓷由于其烧结温度高,应用受到限制,SiBCN聚合物前驱体的添加降低了ZrB2的烧结温度,并能够获得致密的ZrB2-SiBCN复合陶瓷.研究其氧化行为对于ZrB2-SiBCN陶瓷在高温领域的应用有重要的意义.通过XRD、SEM等手段对陶瓷1300℃时氧化行为进行了分析和研究,结果表明,在高温空气环境下,SiBCN陶瓷氧化直接生成硼硅酸盐玻璃,硼硅酸盐玻璃粘度低,铺展速度快,在陶瓷表面可形成氧化物保护层,阻碍陶瓷的进一步氧化.ZrO2与SiO2反应生成新的ZrSiO4相,使硼硅酸玻璃层因被消耗而变薄,ZrSiO4附近的ZrB2颗粒从硼硅酸盐玻璃层内裸露出来,加速了ZrB2的氧化.ZrSiO4相的生成降低了硼硅酸盐玻璃对陶瓷的抗氧化保护作用.
关键词:
SiBCN
,
ZrB2
,
前驱体
,
氧化行为
李亚静
,
李婧
,
刘洪丽
,
张跃
人工晶体学报
采用固态核磁共振(NMR)为主要研究手段,FT-IR,XRD等作为辅助方法对陶瓷前驱体高温裂解制备的SiBCN陶瓷的结构进行分析和表征.研究表明SiBCN陶瓷是非晶结构,并且SiBCN陶瓷结构中存在Si四面体结构,与非晶的氧化硅中硅氧四面体的结构相类似;SiBCN陶瓷前驱体中C-C键,Si-C键,Si-N键以及C-B-C键经过高温裂解后保留在SiBCN陶瓷结构中;SiBCN陶瓷中的硼原子与其它原子形成的是平面三角结构,但是前驱体向陶瓷转化过程中,由于季碳的产生,空间位阻增大,围绕中心碳发生了偏转以降低产生季碳造成的应力增大,这样的偏转改变了一部分硼的空间结构,使硼原子不在一个平面内而使化学位移发生改变.
关键词:
核磁共振
,
SiBCN
,
有机前驱体
,
化学位移
张通
,
张宁
,
杨非易
,
阚洪敏
,
王晓阳
,
龙海波
硅酸盐通报
本文以SiCN、SiCNAl和SiBCN多元非晶态陶瓷为例,总结了非晶态陶瓷当前发展现状和应用不同方法合成陶瓷的工艺,比较了各种方法的优缺点和制备时影响材料质量的因素,并对今后的发展趋势进行了展望,对多元非晶态陶瓷的进一步研究具有一定的指导作用.
关键词:
多元非晶态陶瓷
,
SiCN
,
SiCNAl
,
SiBCN
张宗波
,
曾凡
,
刘伟
,
罗永明
,
徐彩虹
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2012.02.023
通过聚合物前驱体热解方法制备了SiBCN陶瓷,对其在1 200℃空气条件下的抗氧化性能进行了研究,并与前驱体法制得的SiCN陶瓷进行了比较.结果表明,SiBCN陶瓷经氧化10 h后样品氧化增重只有0.35％,并且样品中没有裂纹的出现,表现出良好的抗氧化性能.而同样条件下SiCN陶瓷氧化增重达到3.1％,样品出现裂纹.样品表面元素组成分析表明,SiBCN陶瓷表面氧化物主要以SiO2形式存在,而SiCN陶瓷表面主要以SiOx(x＜2)存在.
关键词:
SiBCN陶瓷
,
SiCN陶瓷
,
聚合物前驱体法
,
抗氧化性能
于涛
,
李亚静
,
李松
,
张跃
人工晶体学报
通过热解聚碳硅烷(PCS)和聚硼硅氮烷(PBS)两种有机先驱体混合物,制得非晶态SiC/SiBCN复合陶瓷,然后对复合陶瓷进行高温热处理,研究其析晶规律及影响因素.利用热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)分别研究先驱体的热解机理,先驱体的组成、热解温度和时间对SiC/SiBCN复合陶瓷结晶性的影响,以及复合陶瓷的微观结构.结果表明,先驱体的组成和热处理温度对复合陶瓷的析晶行为有重要影响.当PBS/PCS=1(w/w),1100 ℃/2 h制得非晶态SiC/SiBCN复合陶瓷;1400 ℃/4 h PCS热解转变的非晶SiC开始结晶,晶粒尺寸～3 nm;1500 ℃/4 h 得到产物的相结构为～10 nm 的SiC纳米晶均匀弥散在PBS热解得到的非晶态SiBCN中;1700 ℃/2 h SiC的晶粒尺寸～16 nm;1800 ℃/2 h非晶态SiBCN开始析晶,SiC晶粒尺寸～35 nm.
关键词:
复合陶瓷
,
有机先驱体热解法
,
析晶特性
姚祺
,
肖鲁
,
韩大为
,
左小彪
,
冯志海
宇航材料工艺
doi:10.12044/j.issn.1007-2330.2017.03.010
以硅乙烯基1,7-碳硼烷为B源与含乙烯基硅氮烷反应生成了一种新型的SiBCN杂化树脂.采用FT-IR、DSC、TGA和PyGC-MS对树脂的结构、固化行为、热稳定性、热裂解反应和过程进行了研究,并用Kissinger方程和FWO法计算出了固化反应和热裂解的表观活化能,分析了树脂的裂解过程及机理.结果表明:这种杂化树脂在固化过程中存在一个放热峰,固化表观活化能为113.55 kJ/mol,具有较好的热稳定性,N2气氛下,T5d为459℃,900℃下的残碳率为73.1％.随着裂解反应程度的增加,树脂裂解的表观活化能增加,动力学热稳定性增强.当裂解温度为300℃时,树脂主要发生转氨基反应,裂解产生NH3;500℃时,有机基团脱除,树脂裂解产生NH3 、CH4和CH2=CH2等烯烃;650℃时,裂解气体种类进一步增加,生成一系列烷烃和烯烃.
关键词:
SiBCN杂化树脂
,
固化特性
,
热稳定性
,
PyGC-MS
,
裂解动力学
王秀军
,
张宗波
,
曾凡
,
李永明
,
徐彩虹
宇航材料工艺
以自制的聚硼硅氮烷(P-SiBCN)为基体聚合物利用前驱体浸渍裂解技术(PIP)制备了二维碳纤维增强SiBCN陶瓷基复合材料,并对其力学性能进行了初步研究.经8次浸渍-裂解,所得复合材料室温弯曲强度为334 MPa,800℃/氩气条件下弯曲强度367 MPa.该复合材料未经抗氧化防护处理情况下,800℃静态空气中氧化3h后,强度保留率约为60％.
关键词:
聚硼硅氮烷
,
前驱体浸渍裂解技术
,
陶瓷基复合材料
刘伟
,
曹腊梅
,
王岭
,
徐彩虹
,
益小苏
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.06.001
采用流变仪研究了聚硼硅氮烷作为RTM树脂的成型工艺性能,进而采用RTM工艺成型出复合材料坯体,再经过重复的浸渍-常压裂解工艺制备了Cf/SiBCN陶瓷基复合材料,详细研究了RTM成型缺陷对复合材料的厚度、密度以及力学性能等方面的影响.结果表明:聚硼硅氮烷完全满足RTM成型工艺对流变性能的要求;RTM成型缺陷会进一步加剧复合材料的膨胀,使复合材料的厚度明显增大;同时会降低浸渍裂解前期复合材料的密度;最终复合材料的抗弯强度和模量均略有降低.
关键词:
RTM
,
SiBCN陶瓷
,
陶瓷基复合材料
,
聚硼硅氮烷
