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摘 要：单纯采用引入添加剂的方法，难于实现AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料的完全抗氧化。为此，探讨浸渍涂覆的防氧化方法，以便使AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料获得良好的防氧化效果。
1 二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质料浆浸渍涂覆复相材料的制备
1.1坯料制备
将AlN细粉、Ca-PSZ细粉与添加剂细粉按表1配比混合，用无水乙醇湿混12h，置于烘箱80℃烘干后过200目筛，在不断搅拌状态下逐步加入质量浓度8%的松香乙醇溶液结合剂，加入量为混合料的6%（重量百分比，外加），继续搅拌混合10分钟后置于密闭塑料袋中困料，制出待成型的坯料。
表1试样F的配料比例
Table 1 Batching scale of sample F
1.2坯料成型
用天平称取约20g左右的混合料，放入尺寸为10mm×10mm×50mm模具中，使用YE-30型液压式压力试验机成型进行单轴液压成型，成型压力为150MPa，保压时间为30s。根据试验方案需要，每个配方需要成型5块。
1.3坯体的干燥
将坯体放入无水的鼓风式干燥箱内，以80℃的温度干燥24小时。
1.4坯体的烧成
将干燥后的坯体置入气氛管式炉中，用真空泵抽出管中空气的同时通入氮气，以5℃/min的速度升温至1600℃，保温4h。烧成完毕后进行自然冷却，获得AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料。
1.5浸渍涂覆料浆的制备
（1）原材料：二甲苯溶液、聚碳硅烷、二硅化钼。
（2）聚碳硅烷二甲苯溶液的配制
取一定体积的二甲苯置于烧瓶中，再按60%的质量分数称取固态聚碳硅烷，将固态聚碳硅烷碾碎以后放入预先准备好的盛有二甲苯的烧瓶内，然后置于通风橱的水浴锅中，调节水温到60℃边加热边搅拌，等到聚碳硅烷完全溶于二甲苯后取出烧瓶密封好备用。
（3）二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼悬浊液料浆的制备
准确称取≤74μm的二硅化钼原料，并将其置于二甲苯聚碳硅烷溶液中，调制成浓度为20%的MoSi2的悬浊液，混合均匀后获得二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质浸渍涂覆料浆。
1.6 AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料的浸渍涂覆
将在N2气氛下经1600℃×4h烧成AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料的试样F放入盛装有二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质浸渍涂覆料浆的容器中，使浸渍料浆的液面高于试样F，然后将其整体放入真空箱内并对其抽真空处理，待试样中不再有气泡冒出为止。取出并悬于空气中自然晾干，待试样完全干燥后，再将其浸渍在二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质浸渍涂覆料浆中5秒左右取出干燥，重复操作3次，获得由浸渍涂覆AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料。
2 二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质料浆浸渍涂覆后复相材料的抗氧化性能
实验对浸渍涂覆后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样，进行1100℃氧化处理。经对处理后试样表面观察发现，在试样表面形成了一层致密的玻璃膜，对试样基体起到了良好的防氧化作用。
实验对分别对试样表层和基体部分进行取样，并对其物相组成进行了XRD分析，其结果如图1和图2所示。
图1 试样表层XRD分析
Fig.1 XRD analysis result of sample surface
由图1可知，经1100℃氧化处理后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样表面层由（m+c）-ZrO2、MoSi2和SiO2等物相组成。
由1100℃氧化处理后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样表面层中存在MoSi2相，分析可知：经1100℃氧化处理后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样表面确实形成了一薄层致密、连续、自愈合的具有保护性的SiO2玻璃膜，该玻璃膜能够有效地阻止O2通过气孔进入到试样内部，对试样基体起到良好的防氧化作用。
图2 浸渍试样氧化后的XRD 分析
Fig.2 XRD analysis result of oxidation of dipping sample
由图2可以看出，浸渍涂覆后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样F，在空气条件下经1100℃氧化处理后，其物相组成主要由（m+c）-ZrO2、ZrN、Zr7O8N4和CaAl12O19等物相组成。由1100℃氧化处理后AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样的XRD分析图谱中，依然存在较强的ZrN和Zr7O8N4的衍射峰，说明采用二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质料浆及浸渍涂覆方法，使AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料获得了良好的防氧化效果。
1 二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质料浆浸渍涂覆复相材料的制备
1.1坯料制备
将AlN细粉、Ca-PSZ细粉与添加剂细粉按表1配比混合，用无水乙醇湿混12h，置于烘箱80℃烘干后过200目筛，在不断搅拌状态下逐步加入质量浓度8%的松香乙醇溶液结合剂，加入量为混合料的6%（重量百分比，外加），继续搅拌混合10分钟后置于密闭塑料袋中困料，制出待成型的坯料。
表1试样F的配料比例
Table 1 Batching scale of sample F
1.2坯料成型
用天平称取约20g左右的混合料，放入尺寸为10mm×10mm×50mm模具中，使用YE-30型液压式压力试验机成型进行单轴液压成型，成型压力为150MPa，保压时间为30s。根据试验方案需要，每个配方需要成型5块。
1.3坯体的干燥
将坯体放入无水的鼓风式干燥箱内，以80℃的温度干燥24小时。
1.4坯体的烧成
将干燥后的坯体置入气氛管式炉中，用真空泵抽出管中空气的同时通入氮气，以5℃/min的速度升温至1600℃，保温4h。烧成完毕后进行自然冷却，获得AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料。
1.5浸渍涂覆料浆的制备
（1）原材料：二甲苯溶液、聚碳硅烷、二硅化钼。
（2）聚碳硅烷二甲苯溶液的配制
取一定体积的二甲苯置于烧瓶中，再按60%的质量分数称取固态聚碳硅烷，将固态聚碳硅烷碾碎以后放入预先准备好的盛有二甲苯的烧瓶内，然后置于通风橱的水浴锅中，调节水温到60℃边加热边搅拌，等到聚碳硅烷完全溶于二甲苯后取出烧瓶密封好备用。
（3）二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼悬浊液料浆的制备
准确称取≤74μm的二硅化钼原料，并将其置于二甲苯聚碳硅烷溶液中，调制成浓度为20%的MoSi2的悬浊液，混合均匀后获得二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质浸渍涂覆料浆。
1.6 AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料的浸渍涂覆
将在N2气氛下经1600℃×4h烧成AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料的试样F放入盛装有二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质浸渍涂覆料浆的容器中，使浸渍料浆的液面高于试样F，然后将其整体放入真空箱内并对其抽真空处理，待试样中不再有气泡冒出为止。取出并悬于空气中自然晾干，待试样完全干燥后，再将其浸渍在二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质浸渍涂覆料浆中5秒左右取出干燥，重复操作3次，获得由浸渍涂覆AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料。
2 二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质料浆浸渍涂覆后复相材料的抗氧化性能
实验对浸渍涂覆后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样，进行1100℃氧化处理。经对处理后试样表面观察发现，在试样表面形成了一层致密的玻璃膜，对试样基体起到了良好的防氧化作用。
实验对分别对试样表层和基体部分进行取样，并对其物相组成进行了XRD分析，其结果如图1和图2所示。
图1 试样表层XRD分析
Fig.1 XRD analysis result of sample surface
由图1可知，经1100℃氧化处理后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样表面层由（m+c）-ZrO2、MoSi2和SiO2等物相组成。
由1100℃氧化处理后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样表面层中存在MoSi2相，分析可知：经1100℃氧化处理后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样表面确实形成了一薄层致密、连续、自愈合的具有保护性的SiO2玻璃膜，该玻璃膜能够有效地阻止O2通过气孔进入到试样内部，对试样基体起到良好的防氧化作用。
图2 浸渍试样氧化后的XRD 分析
Fig.2 XRD analysis result of oxidation of dipping sample
由图2可以看出，浸渍涂覆后的AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样F，在空气条件下经1100℃氧化处理后，其物相组成主要由（m+c）-ZrO2、ZrN、Zr7O8N4和CaAl12O19等物相组成。由1100℃氧化处理后AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料试样的XRD分析图谱中，依然存在较强的ZrN和Zr7O8N4的衍射峰，说明采用二甲苯-聚碳硅烷-二硅化钼质料浆及浸渍涂覆方法，使AlN-ZrO2系（富含ZrN）复相材料获得了良好的防氧化效果。