ZrB2-SiC復合粉末制備及其燒結(jié)性能研究.pdf

1、SiC陶瓷的致命弱點是脆性，且室溫強度較低，使其應用受到一定的限制。二硼化鋯(ZrB2)具有高熔點、高硬度、導電導熱性好等優(yōu)異性能，是一種引人注目的超高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料。以ZrB2作為第二相粒子添加到SiC陶瓷材料中，可以改善其力學、熱學、電學等方面的性能。由于ZrB2與SiC的彈性模量和熱膨脹系數(shù)存在差異，因此，會在SiC與ZrB2的界面上形成應力區(qū)，在應力作用下使裂紋產(chǎn)生釘扎、偏折、繞道和分枝，從而有利于提高SiC基體材料的斷裂韌性。

2、
　　 本文首先采用碳熱還原法合成ZrB2/SiC復合粉末，探討該復合粉末的合成工藝條件及過程，重點研究了合成溫度、保溫時間、硼酸的添加量以及ZrB2含量(ZrB2與SiC的摩爾比)對ZrB2/SiC復合粉末物相組成和顯微形貌的影響，并探討了ZrB2/SiC復合粉末的合成反應機理。實驗結(jié)果表明：當B2O3/ZrO2摩爾比≥1.5時，用碳熱還原法在1650℃下保溫1h可獲得無其他雜相的超細ZrB2/SiC復合粉末，顆粒尺寸在0.5

3、μm左右；不同溫度合成的ZrB2/SiC復合粉末具有不同的形態(tài)，隨溫度升高，晶須逐漸減少，顆粒長大，團聚度增加；相同溫度下不同保溫時間合成的ZrB2/SiC復合粉末，隨著保溫時間的延長，顆粒尺寸逐漸變大，晶須減少，顆粒間的結(jié)合更加緊密。
　　 采用常壓燒結(jié)法制備了ZrB2/SiC復相陶瓷。以商業(yè)SiC和ZrB2微粉為原料，在SiC基體中加入5vol％和10vol％的ZrB2微粉，并添加不同質(zhì)量分數(shù)的燒結(jié)助劑(B4C、C)，并與本

4、文用碳熱還原法合成的ZrB2/SiC復合粉末的燒結(jié)特性進行對比，系統(tǒng)研究成型壓力、ZrB2含量、燒結(jié)助劑以及不同粉末原料對ZrB2/SiC復相陶瓷性能的影響。研究結(jié)果表明，在2200℃保溫2h的工藝條件下，當燒結(jié)助劑B4C和C的含量均為2wt％時，材料的燒結(jié)性能最好；隨著成型壓力的增加，材料的抗彎強度逐漸增大，當成型壓力為250MPa時，燒結(jié)體的強度最高。商業(yè)ZrB2和SiC粉末因表面存在ZrO2、B2O3和SiO2等氧化物，在高溫下形