航空航天和航空工业领域一直在寻求高温下仍具有强力学性能和高热力学稳定的材料。结构陶瓷由于具有耐烧结，硬度高等优点成为该领域十分有前景的候选材料，但其加工成分复杂，成形性差限制了结构陶瓷的进一步应用。近日，哈尔滨工业大学贾德昌教授以及杨治华副研究员(共同通讯作者)等人在J. Am. Ceram. Soc.发表一篇题为“Carbon-content-dependent phase composition, microstructural evolution, and mechanical properties of SiBCN monoliths”的文章。该团队通过机械合金化后进行反应热压制备了三种具有相同的Si/B/N摩尔比的SiBCN单块：贫碳，中等和高碳含量的整体材料，并就碳相组成，微观结构演变和力学性能的影响进行了研究。研究结果表明，BN(C)区域内的结构演变包括无定形碳的石墨化和BN(C)的横向生长，伴随结构演变过程缺陷浓度增加。由于嵌入无序碳，使得缺陷形成于BN(0002)基面内，进而决定了BN(C)的形态演变。贫碳整体材料的微观结构和高碳含量整体材料的过剩碳都使其力学性能和密度恶化。
碳贫SiBCN大块材料由大量的Si金属，t-BN和少量的SiC组成，而中度碳含量和富碳整体材料则是以碳化硅和乱层氮化硼为主。Si3N4和B4C的原位形成在热力学上是不可行的。烧结过程中SiC反应优先级高于BN（C），同时该研究成果表明随机嵌入无序碳可以有效地提高BN（0002）基面的缺陷团聚，从而决定BN（C）相的形貌。通过机械合金化及反应热压后，SiBCN整体材料显示出碳含量依赖性相组成且微观结构伴有形态演变，过高或过低的碳含量都会使其机械性能恶化，该研究成果将对选择具有优质机械性能的SiBCN整体材料提供理论参考。
文献链接：Carbon-Content-Dependent Phase Composition, Microstructural Evolution, and Mechanical Properties of Sibcn Monoliths (J. Am. Ceram. Soc., 2017, DOI: 10.1111/jace.15342)
*摘自"材料人"新媒体，原文请见http://mp.weixin.qq.com/s/nAA1PD9YDOZrYGMsUqo4Ng
