六方氮化硼(h-BN)陶瓷是一種重要的航空航天透波材料,但是h-BN是一種共價鍵化合物,在高溫下的自擴散系數低,是一種難以燒結的材料,一般都是采用熱壓燒結工藝制備.若沒有合適的添加劑,其熱壓燒結的溫度和壓力需很大,并且熱壓燒結工藝難以制備形狀復雜的陶瓷制品.目前也有采用反應燒結和高壓氣-固燃燒合成的方法,但都很難獲得滿意形狀尺寸的燒結制品,所以六方氮化硼陶瓷的無壓燒結工藝研究變得很重要。

采用經過機械化學活化過的六方氮化硼粉末進行無壓燒結h-BN陶瓷,獲得相對密度為70%,性能較好的陶瓷.Kurita采用AlN和無定形B為添加劑,在1500℃和N2氣氛下無壓燒結,獲得相對密度為7518%的陶瓷。

用無壓燒結的方法制得致密度達到90%以上的BN-AlON復合陶瓷,但是BN的體積分數太低.研究結果表明,六方氮化硼無壓燒結致密化困難的主要原因是h-BN在C軸方向的結合力遠小于垂直于C軸方向的結合力,晶體主要沿板面方向生長,這種片狀晶體結構燒結時形成卡片搭橋結構,起到相互支撐的作用,阻礙材料的收縮.因此在燒結時能夠使片狀晶體結構形成定向排列是解決這個問題的主要措施.對于液相燒結工藝,主要是提高陶瓷燒結時的擴散系數,提高燒結動力,一般是采用在燒結時產生液相來解決.考慮到稀土氧化物

六方氮化硼的最佳無壓燒結溫度在1850℃.溫度過高容易導致晶粒異常長大,影響性能;溫度過低,不能夠產生完全的液相,并且燒結的驅動力不足,燒結后的致密化不夠理想.復合添加劑的質量分數最好保持在15%～20%左右.Y2O3-Al2O3組成的復合添加劑系統是一種有效提高h-BN陶瓷致密化的燒結助劑,燒結時反應生成的鋁釔酸鹽起到促進復合陶瓷材料燒結的作用,并且在此二元復合添加劑系統中添加微量的B2O3可以降低燒結溫度