非晶陶瓷中纳米尺度亚结构与分相关系的研究

不同体系玻璃材料的力学性能可相差10-100倍，在结构上都具有相同的短程有序、长程无序特性，而玻璃相基体的成分都很复杂并对性能有决定性影响，因此纳米尺度的成分-结构非均匀性是其力、热特性乃至功能性调控的关键。前驱体热解转化生成的硅基碳氮非晶陶瓷可在1400 C、掺硼后达2000 C还保持稳定，而硅基陶瓷的晶界处往往残存很难晶化的非晶相。采用先进的分析电镜方法，我们在这两类具有高温稳定性的非晶体中都首先发现了纳米尺度的分相现象。本研究将综合运用高分辨电镜、分析电镜及图像重构技术，针对硅基碳氮玻璃（非晶陶瓷）和模拟陶瓷晶界相的硅基氧氮玻璃，发展非晶基体非均匀结构的定量表征方法，系统性的研究1-5纳米尺度的分相亚结构，并在此基础上进一步认识玻璃中程（纳米）结构的有序度、形成规律及亚结构对高温稳定性的贡献。

非晶结构玻璃相的微观实验研究方法不多，主要以各种衍射技术及其相关的模型计算为主。这对以共价和离子性为主的无机玻璃相而言难以适用，而微钠尺度的成分变化及化学键特性是其结构特性的内因与主导，只能通过透射电镜平台的空间分辨定量分析方法才能得以研究。本研究对两类陶瓷玻璃相结构的成分进行了系统的研究和定量分析，并获得一些规律性结果。其一针对在超高温复相陶瓷烧结过程中形成的玻璃相及烧结完成后残余的晶界非晶相，对陶瓷烧结的微观过程的不同阶段建立了定量化的“探针”，从而为陶瓷复相的成核竞争与生长演变图像提供关键基础数据；其二针对通过硅烷基前驱体热解而直接转化生成的耐高温非晶陶瓷（PDC），从而获得了纳米尺度成分“分相”的现象与非氧化物共价非晶结构的稳定机制与演变规律。已发表SCI文章4篇，撰写与组织中4-6篇。