ZrO2p(3Y)-BN-SiO2陶瓷復合材料組織結構與性能研究.pdf

1、本文以h-BN、非晶SiO2、ZrO2粉體為原料，在不同燒結溫度條件下熱壓燒結制備了不同組分的ZrO2p(3Y)/BN-SiO2陶瓷復合材料。利用XRD、SEM、TEM等分析手段和三點彎曲、單邊切口法、淬水熱震和等離子體發(fā)動機等離子體羽流侵蝕等技術，系統(tǒng)研究了燒結溫度和ZrO2含量對其顯微組織、力學性能、熱學性能、抗熱震性能和抗等離子體侵蝕性能的影響規(guī)律及機理。
　　結果表明，經熱壓燒結制備的陶瓷復合材料中，主要由h-BN、(m-

2、ZrO2+t-ZrO2)和非晶SiO2組成，未發(fā)現引起材料性能下降的ZrSiO4相生成。h-BN晶粒為層片狀，大量片層狀BN的周圍填充著非晶SiO2，同時還能看到少量的ZrO2顆粒。隨ZrO2含量的增加，復合材料中t-ZrO2的相對含量逐漸增加。
　　隨著燒結溫度提高，復合材料的致密度提高，最高達到97.5％。復合材料的抗彎強度、彈性模量和斷裂韌性也隨燒結溫度的提高而增大的，1800℃燒結的材料可以達到229.9MPa、60.8G

3、Pa和3.55MPa·m1/2；隨ZrO2含量的增加，復合材料的致密度、抗彎強度、彈性模量增加，ZrO2體積含量為20%時，其數值分別為96.63%、320.6MPa、92.3GPa，而復合材料的斷裂韌性則呈現先升高后下降的趨勢，ZrO2體積含量為15%時達到最大值3.6MPa·m1/2。
　　隨燒結溫度的提高和ZrO2含量的降低，復合材料熱擴散系數和熱導率逐漸升高；燒結溫度對材料的熱膨脹系數影響不大，而ZrO2含量的增加則使復合

4、材料熱膨脹系數呈現上升的趨勢。該系陶瓷復合材料熱震后強度均有所降低，隨燒結溫度的提高，復合材料的抗熱震性有大幅度的升高，燒結溫度為1800℃時，1100℃溫差熱震后的殘余抗彎強度仍能保持其原始抗彎強度的79.3%。
　　ZrO2p(3Y)/BN-SiO2陶瓷復合材料表現出良好的抗等離子體侵蝕性能，隨燒結溫度的提高，材料的抗等離子體侵蝕性能逐漸提高，1800℃燒結的復合材料其侵蝕速率為8.03×10-3mm/h；ZrO2含量增加，材