塑性氮化硼陶瓷的兴起（英文）

作者：武英举; 张洋; 张爽爽; 王小雨; 梁子太; 胡文涛; 赵智胜^*; 何巨龙; 于栋利; 徐波; 柳忠元; 田永君^*

来源：Science China-Materials, 2021, 64(01): 46-51.

传统陶瓷材料的刚性结构变形能力非常有限,通常在很小的应变下就发生断裂.具有层状原子结构的陶瓷,原子层间存在较弱的相互作用,因而具有大的变形潜力.我们以氮化硼(BN)为例,研究了该类陶瓷的室温压缩行为.分别以洋葱结构BN纳米颗粒和石墨状六方BN纳米片为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术分别制备了BN-I和BN-II陶瓷材料.在BN-I中,随机取向的BN纳米薄片构成三维互锁的结构,而在BN-II中, BN纳米薄片表现出垂直于SPS压缩方向的择优取向. BN-I的压缩强度为343 MPa,断裂应变为4.2%.相比之下, BN-II的强度和应变分别为112 MPa和2.2%.不同的微观组织结构导致了BN-I和BN-II压缩性能的差异.此外,这两种陶瓷材料均表现出1.1%的塑性变形.该研究表明,对于具有层状原子结构的陶瓷,其纳米片作为结构基元构筑成无(或低)择优取向的三维互锁结构,有望同时提高其强度和变形能力.

• 单位
  亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室