B4C陶瓷固-液协同烧结动力学和致密化模型

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(1.西北工业大学材料学系，西安 710072;2.中国兵器科学研究院宁波分院，宁波 315103; 3.西安航天复合材料研究所，西安 710000)

0 引 言

碳化硼(B4C)陶瓷是一种典型的结构陶瓷，具有密度低、耐磨和耐腐蚀性良好等优点，被广泛应用于航空航天、机械、核能、兵器等领域[1]。目前，国内外学者已经对陶瓷的烧结制备方法、微观组织和性能等进行了相关研究。随着研究的不断深入，涌现出了无压烧结、热压烧结、微波烧结等各种先进烧结工艺[2-6]。其中，无压烧结以其成本低、易于实现异形大尺寸产品的制备和工业化生产等优点而被认为是最具发展前途的一种烧结方法。在无压烧结过程中引入固液协同烧结助剂，如碳、金属氧化物(MgO、A12O3、Y2O3、TiO2等)[7-8]等，在烧结过程中形成一定比例的液相，通过固液协同作用加速传质过程，可以实现降低烧结温度、达到烧结致密化的目的。

陶瓷的烧结密度直接影响其微观组织和力学性能，并已成为陶瓷烧结工艺及其优化设计的主要评价指标[9-12]。文献[13-18]中分别研究了不同烧结方法、烧结助剂、烧结工艺参数等对碳化硼陶瓷烧结性能，尤其是对烧结密度的影响，但是烧结密度受到烧结方法、烧结温度、烧结时间、陶瓷压坯状态(配方和压坯密度)等的耦合作用，无法进行预测和精确控制。因此，如何通过众多因素的有效匹配、设计及控制来达到预期的烧结密度已成为该行业亟待解决的关键技术问题。为此，作者采用固-液协同烧结方法制备了不同原料配比和不同烧结参数下的碳化硼陶瓷，并计算和测试其理论密度、压坯密度和烧结密度。……