编号：FTJS10586

篇名：ZrO2增强聚合物先驱体SiCNO复合陶瓷的制备和力学性能

作者： 费轩 余煜玺 严远高 魏永金 赵刚 黄柳英

关键词： 聚合物先驱体陶瓷 二氧化锆 复合陶瓷 力学性能

机构： 厦门大学材料学院福建省特种先进材料重点实验室

摘要： 聚合物先驱体陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)技术具有制造简单、成分可调等优点,为制备新型陶瓷提供了有效途径。然而,由于热解过程中微小分子的逃逸形成孔洞缺陷,先驱体技术制备的无定形聚合物衍生SiCNO陶瓷(PDCs-SiCNO陶瓷)的力学性能较差。为解决上述问题,通过向陶瓷基体添加第二相(颗粒强化)来实现增强先驱体陶瓷。对聚乙烯基硅氮烷(PVSZ)和ZrO2进行先球磨后热解,制备ZrO2颗粒增强PDCs-SiCNO复合陶瓷(PDCs-SiCNOZrO2),研究PDCs-SiCNO-ZrO2复合陶瓷的结构和力学性能。结果表明:引入的ZrO2填料作为增强体嵌入SiCNO陶瓷基体中,不仅能有效降低线收缩率,还能大幅提高PDCs-SiCNO-ZrO2复合陶瓷的力学性能。添加10%(质量分数)ZrO2的PDCs-SiCNO-ZrO2复合陶瓷的弯曲强度和压缩强度分别为197.03 MPa和375.2 MPa,比PDCs-SiCNO陶瓷高出64%和267%,其硬度值最高可达20.92 GPa,断裂韧度达到2.76 MPa·m1/2。适当含量ZrO2的加入有助于提升PDCsSiCNO陶瓷基体的致密化程度,从而提升了PDCs-SiCNO-ZrO2复合陶瓷的力学性能。