硼化锆陶瓷前驱体法制备及其表征

氮化硼涂层的cvd制备工艺研究
氮化硼（BN）涂层是一种高温、高硬度、耐腐蚀、高绝缘性能的涂层材料，在许多领域具有广泛应用的潜力。

化学气相沉积（CVD）是一种常用的制备氮化硼涂层的方法，下面将对氮化硼涂层的CVD制备工艺进行研究。

CVD制备氮化硼涂层的工艺一般包括以下步骤：
1. 基底准备：将待涂层的基底进行预处理，包括表面清洗、退火等工艺，以提高涂层的附着力。

2. 前驱体制备：选择适合的前驱体化合物，如三甲基硼胺（TMB）、六甲基二硼胺（HMDB）等，通过化学反应器进行制备，保证前驱体的纯度和稳定性。

3. 反应条件选择：包括反应温度、反应时间、反应气氛等。

氮化硼涂层的CVD反应一般在高温下进行，常见的反应温度为800-1200摄氏度，反应气氛一般选择氨气、氮气等。

4. 涂层形成：将前驱体气体引入反应器，使其在表面发生氨气或氮气的反应，生成氮化硼产物并沉积在基底表面形成涂层。

反应结束后，通过控制冷却速率使涂层晶体结构得到稳定。

5. 涂层特性分析：通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、显微硬度测试等手段对涂层的表面形貌、晶体结构和硬度等性能进行分析。

此外，为了进一步改善氮化硼涂层的性能，还可以采用一些改进的CVD制备工艺，如添加助剂改善晶粒尺寸和结晶度、调整反应条件控制涂层的厚度和密度等。

同时，还可以结合其他方法，如物理气相沉积（PVD）、离子束沉积（IBD）等进行复合涂层的制备，以进一步提高氮化硼涂层的性能。

总之，氮化硼涂层的CVD制备工艺是一个复杂的过程，需要综合考虑材料选择、反应条件和工艺控制等因素，通过优化工艺参数可以获得具有优良性能的氮化硼涂层。

氮化硼制备方法一、引言氮化硼是一种重要的陶瓷材料，具有高硬度、高热导率、高耐腐蚀性等优良性质，在电子、光电、航空航天等领域有着广泛的应用。

本文将介绍氮化硼的制备方法。

二、传统制备方法1. 碳热还原法碳热还原法是最早被采用的氮化硼制备方法。

该方法利用碳作为还原剂，使含硼化合物和氨在高温下反应生成氮化硼。

其主要步骤如下：（1）将含硼化合物与碳混合均匀；（2）在惰性气体保护下加热至高温（约1800℃）；（3）加入氨气，使其与反应产物反应生成氮化硼。

该方法具有简单易行、成本低廉等优点，但存在产物纯度低、生产过程污染严重等缺点。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种较新的制备氮化硼的方法。

该方法利用金属盐或有机金属作为前驱体，通过水解和缩聚反应生成氮化硼凝胶，再经过热解得到氮化硼。

其主要步骤如下：（1）将金属盐或有机金属与溶剂混合；（2）加入硝酸等水解剂，使其水解生成凝胶；（3）烘干、热解得到氮化硼。

该方法具有制备纯度高、形貌可控等优点，但存在生产周期长、成本较高等缺点。

三、新型制备方法1. 等离子体增强化学气相沉积法等离子体增强化学气相沉积法是一种利用等离子体增强的化学气相沉积技术制备氮化硼的方法。

该方法通过将含硼有机物和氨在高频电场下进行放电，使其产生等离子体，并在基片表面沉积出纳米级的氮化硼薄膜。

其主要步骤如下：（1）将含硼有机物和氨混合；（2）将混合物引入反应室内，在高频电场下进行放电；（3）在基片表面沉积出纳米级的氮化硼薄膜。

该方法具有制备速度快、成本低廉等优点，但存在制备规模小、薄膜厚度难以控制等缺点。

2. 等离子体增强热化学气相沉积法等离子体增强热化学气相沉积法是一种利用等离子体增强的热化学气相沉积技术制备氮化硼的方法。

该方法通过将含硼有机物和氨在高温下进行反应，产生等离子体，并在基片表面沉积出纳米级的氮化硼薄膜。

其主要步骤如下：（1）将含硼有机物和氨混合；（2）将混合物引入反应室内，在高温下进行反应；（3）在基片表面沉积出纳米级的氮化硼薄膜。

第 4 期第 34-42 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.34-42第 52 卷2024 年 4 月ZrO 2增强聚合物先驱体SiCNO 复合陶瓷的制备和力学性能Preparation and mechanical properties of ZrO 2-reinforced polymer -derived SiCNOcomposite ceramics费轩，余煜玺*，严远高，魏永金，赵刚，黄柳英*（厦门大学 材料学院 福建省特种先进材料重点实验室，福建 厦门 361005）FEI Xuan ，YU Yuxi *，YAN Yuangao ，WEI Yongjin ，ZHAO Gang ，HUANG Liuying *（Fujian Key Laboratory of Advanced Materials ，College of Materials ，Xiamen University ，Xiamen 361005，Fujian ，China ）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ZrO 2进行先球磨后热解，制备ZrO 2颗粒增强PDCs -SiCNO 复合陶瓷（PDCs -SiCNO -ZrO 2），研究PDCs -SiCNO -ZrO 2复合陶瓷的结构和力学性能。

结果表明：引入的ZrO 2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 -ZrO 2复合陶瓷的力学性能。

摘要本文选用国内市场已经商品化的廉价易得含氢聚硅氧烷(HPSO)和二乙烯基苯(DVB)为原料，研究了HPSO-DVB体系的交联与裂解行为，以及聚硅氧烷转化制备陶瓷基复合材料的工艺以及材料的结构与性能进行了系统研究。

研究表明HPSO-DVB在氯铂酸的催化作用下才能有效交联固化；各组分的重量比例和温度是影响交联程度和陶瓷产率的关键因素。

运用红外光谱、热分析、拉曼光谱、X射线衍射对交联和裂解的产物及过程进行了表征。

结果表明，HPSO：DVB为2:1时，交联温度为120℃时，得到的交联体外观较好，为无色透明固体，符合成型需要，且陶瓷产率较高，为74.6％，是制备SiOC陶瓷基复合材料的合适先驱体。

裂解产物由Si、O、C元素组成，其中O全部与Si结合，C一部分与Si结合，另一部分以自由碳形式存在；裂解得到的陶瓷体为非晶态。

关键词：聚硅氧烷，陶瓷，先驱体，交联，裂解AbstractThis selection of the domestic market has been the commercialization of cheap and easy to get hydrogen polysiloxane (HPSO) and divinylbenzene (DVB) as a raw material, the cross-linking and cracking behavior HPSO-DVB system, as well as the conversion of polysiloxane Preparation of ceramic-based technology as well as the structure and properties of composite materials has been systematically studied. Studies show that HPSO-DVB in chloroplatinic acid catalysis can effectively crosslinking; each component weight ratio and temperature are the key factors affecting the degree of crosslinking and ceramic yield.The use of infrared spectroscopy, thermal analysis, Raman spectroscopy, x-ray diffraction to crosslinking and pyrolysis products and processes were characterized. The results showed that, HPSO:DVB 2:1, crosslinking temperature of 120℃, the resulting appearance is preferably crosslinked as a colorless transparent hard solid molding requires compliance, and high ceramic yield, 74.6% , is the preparation of SiOC ceramic matrix composites suitable precursor; cleaved product from Si, O, C of elements, all of which in combination with O Si, C and Si in part, to another part of the form of the free carbon; cleaved resulting ceramic body amorphous.Key Words: Polysiloxane，Ceramics，Precursor，Curing，Pyrolysis目录1 绪论 (5)1.1 先驱体转化陶瓷工艺概述 (5)1.2 先驱体陶瓷的发展历史及研究背景 (6)1.2.1 先驱体陶瓷的发展历史 (6)1.2.2先驱体陶瓷的研究背景 (7)1.3聚硅氧烷作为陶瓷前驱体制备陶瓷材料的研究情况 (8)1.3.1 制备陶瓷薄膜 (8)1.3.3 制备连接陶瓷材料 (9)1.3.4 制备多孔陶瓷材料 (9)1.4 聚硅氧烷的交联与热解 (10)1.5 Si-O-C陶瓷研究现状 (11)1.5.1 Si-O-C陶瓷的结构 (11)1.5.2 Si-O-C陶瓷的性能 (13)1.6 课题研究的主要内容与意义 (14)2 实验方法与测试技术 (15)2.1实验原料与实验设备 (15)2.1.1 实验原料 (15)2.1.2 实验设备 (16)2.2实验方案设计及实验过程 (16)2.2.1实验方案设计 (16)2.2.2 实验过程 (17)2.2.2工艺流程 (18)2.3 测试技术 (18)2.3.1 热分析 (18)2.3.2 红外光谱分析 (18)2.3.3拉曼光谱分析 (18)2.3.4 X射线衍射分析 (19)3 结果与分析 (20)3.1交联成型过程分析 (20)3.1.1 不同配比在不同交联温度条件下的样品形态分析 (20)3.1.2不同配比在不同交联温度条件下产物的的质量变化 (22)3.1.3不同配比在不同交联温度条件下样品的红外光谱分析 (23)3.2热解过程分析 (27)3.2.1交联体热解后的的样品形态分析 (27)3.2.2不同HPSO/DVB配比体系的热重与差热曲线分析 (28)3.2.3交联体经高温热处理后的拉曼光谱分析 (30)3.2.4交联体经高温热处理后的X射线衍射分析 (31)4 结论 (33)参考文献 (34)致谢 (37)1 绪论纵观人类历史，材料的发展可以被誉为人类文明进步的里程碑。

纳米氧化锆粉体的合成与表征李杰119024189 无1111 引言二氧化锆是制备特种陶瓷最重要的原料之一，由于其具有优良的机械、热学、电学、光学性质而在高温结构材料、高温光学元件、氧敏元件、燃料电池等方面有着广泛的应用，它是2l 世纪最有发展前景的功能材料之一。

而控制氧化锆前驱粒子的颗粒尺寸对制备高性能氧化锆陶瓷具有重要意义。

本研究采用水／环己烷／辛基苯基聚氧乙烯醚（Triton X-100 ）／正己醇四元油包水体系，通过反相微乳液法制备了纳米ZrO2 粉体，用TEM,XRD 等对所制备的纳米粉体进行了表征，研究了煅烧温度、pH 值、陈化时间对ZrO2 纳米粒子结构与性能的影响。

结果表明，以单斜相为主的ZrO2 纳米粉体，其晶粒尺寸可控制在20 nm左右；随着煅烧温度的提高，ZrO2的结晶程度逐渐提高；随着pH 值的提高，少量四方相ZrO2 全部转化为单斜相；随着陈化时间的增加，ZrO2 颗粒尺寸变大。

2 结构性质自然界的氧化锆矿物原料，主要有斜锆石和锆英石。

纯氧化锆的分子量为123.22,理论密度是5.89g/cm3,熔点为2715C。

通常含有少量的氧化铪，难以分离，但是对氧化锆的性能没有明显的影响。

氧化锆有三种晶体形态：单斜、四方、立方晶相。

常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100C左右转变为四方相，加热到更高温度会转化为立方相。

由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂，限制了纯氧化锆在高温领域的应用。

但是添加稳定剂以后，四方相可以在常温下稳定，因此在加热以后不会发生体积的突变，大大拓展了氧化锆的应用范围。

3 用途3.1 ZrO2在特种陶瓷中的应用由于高纯ZrO2 具有优良的物理化学性质,当其与某些物质复合时,在不同条件下又具有对电、光、声、气和温度等的敏感特性,使其广泛用于电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等高新技术领域。