摘   要
    聚合物前驱体法制备陶瓷因为具有流动性好、成型方便、加工性好，并可对其结构进行设计等优点,而被中外学者广泛研究。
    本文概述了SiBCN陶瓷的优异性能以及聚合物前驱体法合成陶瓷的特点。简要总结了聚合物前驱体法合成SiBCN陶瓷的发展近况以及表征方法，并指出了本文研究的目的和意义。
    本文以甲基乙烯基二氯硅烷和二甲硫醚硼烷为原料，采用聚合物前驱体高温裂解的方法制备了SiBCN陶瓷，并分析了该路径的难点，即副产物的分离。采用了化学方法和热处理方法除去副产物，探索了较为适合的陶瓷化工艺。通过X射线衍射（XRD），红外光谱（IR）,扫描电子显微镜（SEM）等手段对前驱体及陶瓷进行了分析和表征，并讨论了化学方法和热处理方法对聚合物前驱体及陶瓷性能的影响。
    研究结果表明合成未处理过的聚合物前驱体中含有氯化铵副产物，需要进行去除。使用氨水处理过的试样副产物被去除且陶瓷化后较为稳定。烧结温度设定在1100℃比较合适，但要适当延长烧结时间。
关键词：聚合物前驱体，SiBCN陶瓷，烧结工艺，分离

Abstract
       Polymer derived ceramics have attracted worldwide attention due to their easy shaping, controllable structures and low sintering temperatures.
       In this paper, the excellent properties of SiBCN ceramics and polymeric precursor method are discussed. Recent studies and characterizations of SiBCN ceramics are summarized. The purpose and the significance of this research are pointed out.
      The single-source ceramic precursor is synthesized by dimethylsulphide borane and dichloromethylvinylsilane and then pyrolyzed. The problem of this path, the elimination of by-product, NH4Cl, is discussed. Two kinds of solutions are proposed, one by using chemical methods, the other by heating the product up to 400℃ and holding the temperature for 2 hours. XRD and IR analysis are used for the evaluation of the subsequent effects on both the precursors and ceramics. Proper sintering technology is explored. Also, SEM is used in the characterization of the ceramics.
      Results show that by-product, NH4Cl, cannot be separated simply by filtering, further processing needs to be applied. Polymer sample treated by ammonia no longer contains NH4Cl and is relatively stable. Sintering temperature should be set at 1100℃, yet sintering process should be lengthened.
Key words: polymer precursor, SiBCN ceramic, sintering technology, elimination
 
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 聚合物前驱体的制备 2
1.2.2 非晶Si-B-C-N陶瓷的制备 7
1.2.3 表征手段 7
1.2.4 SiBCN陶瓷的性能 9
1.3 研究目的和研究内容 10
1.3.1 研究目的 10
1.3.2 主要研究内容 10
2 SiBCN陶瓷聚合物前驱体的制备 11
2.1 仪器及试剂 11
2.2 实验过程 11
2.3 结果与讨论 12
2.3.1 合成过程存在的问题 12
2.3.2 化学方法处理前驱体粉末的测试与分析 14
2.3.2.1 氨水处理对前驱体粉末的影响 14
2.3.2.2 氢氧化钠溶液处理对前驱体粉末的影响 17
2.3.3 热处理方法对前驱体粉末的影响 19
2.4 小结 23
3 SiBCN陶瓷的制备 24
3.1 实验仪器 24
3.2 制备工艺选择 24
3.3 结果与讨论 24
3.3.1 烧结工艺对陶瓷的影响 24
3.3.2 化学法处理前驱体粉末对陶瓷性能的影响 26
3.3.3 热处理前驱体粉末对陶瓷性能的影响 28
3.4 SiBCN陶瓷的表面形貌 31
3.5 小结 33
结论 34
致谢 35
参考文献 36
 
1 绪论
1.1 课题研究背景
    耐高温陶瓷在航空航天结构部件、高温发动机、涡轮机、核能利用、催化剂热交换器及燃烧系统、高温传感器等领域都发挥着重大作用。硅基陶瓷及其复合材料由于具有低热膨胀系数、高分解温度和氧化温度、低密度和较好的化学稳定性等优异的综合特性，因此，硅基陶瓷及其复合材料作为高温结构陶瓷材料备受青睐[1]。许多高性能的高温结构陶瓷如SiO2、SiC、Si3N4等及其复合材料被广泛应用于各种高温结构部件。然而在以上所述的应用领域中，这些材料都因各自的弱点而满足不了性能方面的综合要求。如SiO2材料虽具有极高的抗热震性和抗氧化性能，但是其强度韧性很低，并且当温度高于1300℃时会因析出方石英或因高温蠕变而丧失强度；Si3N4材料由于自身挥发性的限制，在1500℃以上无法使用[2]。此外，这些材料还存在作为结构件使用的本征弱点，如内部缺陷、脆性、加工性差等，导致材料可靠性差，并且相对成本较高也限制了它们的发展[3]。