BN微粉加入量对Si3N4-BN复合材料高温抗氧化性的影响

牛世程 吴吉光 梁鹏鹏 相宇博 郑 翰 卜相娟 罗 天

中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室 河南洛阳 471039

Si3N4陶瓷具有强度高、耐高温、抗热震、耐腐蚀、抗氧化等优异性能［1］，被广泛应用于冶金、航空、化工等领域，通常利用Si粉和N2通过反应烧结法［2］制备得到。六方氮化硼（h-BN）具有耐高温、抗氧化、化学性能稳定等优点，被广泛用作水平连铸分离环、薄带连铸侧封板、复合喷嘴包等关键功能元件［3］。h-BN为强共价键化合物，烧结性能差，通常采用热压烧结或者热等静压烧结，但工艺复杂，制备成本高，限制了BN质材料在高温工业的应用［4］。利用反应烧结氮化技术，可较为经济地制备出以Si3N4为结合相、兼具Si3N4和h-BN材料优点的大尺寸Si3N4-BN复合材料。于建宾等［4］通过反应烧结技术制备了Si3N4-BN（w（BN）为13.6%～23%）复合材料，试验结果表明，Si3N4-BN具有优异的抗钢液侵蚀性能。钱凡等［5］研究反应烧结Si3N4-BN（BN 的质量分数分别为18.2%、22.7%、27.3%）复合材料的抗热震性能，研究表明w（BN）＝27.3%时，试样的抗热震性最佳，可满足薄带连铸工艺高热震性的要求。抗氧化性是Si3N4-BN材料在高温氧化性气氛中使用的重要性能指标之一，因此，研究反应烧结Si3N4-BN复合材料的高温抗氧化性对其实际应用具有重要意义。

本试验中，以Si粉、Si3N4细粉和h-BN微粉为原料，采用反应烧结技术制备了BN微粉加入量（w）分别为0、12%、26%、41%的Si3N4-BN复合材料，探究BN加入量对Si3N4-BN复合材料高温抗氧化性能的影响。

1 试验

1.1 原料及配方

试验主要原料为：粒度≤65μm的Si粉，w（Si）≥98%；粒度≤45μm的Si3N4粉，w（Si3N4）＞92%；d50＝1.244μm的h-BN微粉，w（h-BN）＞99%。试样配方见表1。

表1 试样配方Table 1 Formulations of samples