ZrB2粉體的反應(yīng)合成工藝研究.pdf

1、本文以ZrO2、SiC和B2O3為原材料，探討了ZrB2的一種新反應(yīng)合成途徑。主要研究了B2O3含量、反應(yīng)工藝和添加劑對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的物相、組織形貌及對(duì)ZrB2晶體生長(zhǎng)行為的影響規(guī)律。通過(guò)熱力學(xué)理論計(jì)算，TG與MS、IR聯(lián)動(dòng)測(cè)試，分析該種新型合成途徑的可行性，利用XRD、SEM、EDS和TEM等分析測(cè)試手段對(duì)產(chǎn)物的物相及組織形貌等做深入分析。
　　熱力學(xué)計(jì)算、綜合熱分析(TG-MS-IR)測(cè)試結(jié)果均證明該反應(yīng)可以合成ZrB2，且伴隨有

2、CO、CO2等氣相物質(zhì)產(chǎn)生。反應(yīng)溫度點(diǎn)有兩個(gè)，分別在1200℃和1800℃左右。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，1200℃左右時(shí)反應(yīng)先放出CO2氣體，再由CO2向CO轉(zhuǎn)化。
　　當(dāng)合成溫度為1500℃時(shí)，ZrB2顆粒形貌隨B2O3含量的增加，由近等軸狀演化為棱邊逐步分明的近立方體形貌，且顆粒尺寸由幾百微米長(zhǎng)大至2μm左右。而合成溫度為1600℃時(shí)，B2O3含量對(duì)ZrB2顆粒形貌幾乎無(wú)影響，僅僅促進(jìn)了ZrB2晶體的長(zhǎng)大。此外，B2O3含量的增加有利于Z

3、rB2生成量的增加，并有利于ZrB2的擇優(yōu)取向生長(zhǎng)。
　　增加反映時(shí)間有利于反應(yīng)的進(jìn)行，提高了ZrB2生成量。但反應(yīng)時(shí)間為7h時(shí)反應(yīng)量達(dá)到最大值，過(guò)度延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間使ZrB2生成量有所降低。CO還原氣氛有利于ZrB2的生成，而CO2氣氛則對(duì)反應(yīng)起到十分明顯的抑制作用，但是CO和CO2都可大大抑制晶粒的長(zhǎng)大。
　　在真空條件下，反應(yīng)進(jìn)行程度最大，ZrB2的生成量最多。加入添加劑B后，不僅可以提純ZrB2，還可以改變ZrB2的形貌

4、，使之長(zhǎng)成板片狀或者柱狀。在1700℃時(shí)，添加劑Si的引入使得ZrB2晶粒沿某一方向的臺(tái)階式層生長(zhǎng)愈發(fā)明顯，且B的引入使得ZrB2晶粒產(chǎn)生取向生長(zhǎng)的趨勢(shì)。
　　B2O3過(guò)量100％的復(fù)合粉體在1500oC反應(yīng)得到的近立方體形貌的ZrB2晶體，其優(yōu)先生長(zhǎng)晶面分別為(0001)、(1010)和(1210)。對(duì)熱壓和無(wú)壓燒結(jié)得到的XRD圖譜分析后，得到垂直于ZrB2晶面的生長(zhǎng)速度為：熱壓燒結(jié)條件下，(1010)>(1011)>(0001