ZrB2-SiC共晶燒結(jié)體的制備及其性能研究.pdf

1、ZrB2-SiC陶瓷作為一種特種陶瓷材料，因具有高熔點(diǎn)，高抗氧化，高化學(xué)穩(wěn)定性，低密度以及優(yōu)異的耐腐蝕性，耐磨性等一系列優(yōu)良性能而被廣泛應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)材料和功能材料，特別是在航空航天等領(lǐng)域有著重要作用。但是材料的韌性不高制約了其進(jìn)一步發(fā)展。本文以ZrB2、SiC粉體為原料，通過(guò)電弧熔煉制備了ZrB2-SiC共晶體，研究了熔煉工藝對(duì)共晶組織結(jié)構(gòu)的影響。然后通過(guò)粉碎、研磨得到了一定粒徑的ZrB2-SiC共晶粉末，采用SPS燒結(jié)技術(shù)制備了Zr

2、B2-SiC共晶燒結(jié)體，研究了燒結(jié)工藝對(duì)材料性能的影響。
　　 以ZrB2、SiC粉體為原料，通過(guò)改變冷卻速率，制備出不同結(jié)構(gòu)的熔煉體。研究了不同原料配比和熔煉時(shí)間對(duì)共晶組織結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：當(dāng)SiC摩爾比在62.5％時(shí)，可以制備出成分單一、組織結(jié)構(gòu)均勻、致密度較高的ZrB2-SiC熔煉體；計(jì)算了材料的共晶點(diǎn)，其值為SiC摩爾比47.01％，分析了共晶點(diǎn)理論摩爾比與實(shí)際摩爾比存在差異的原因；延長(zhǎng)熔煉時(shí)間不利于形成共晶體，轉(zhuǎn)而

3、形成粗大的結(jié)構(gòu)，找出了最佳熔煉時(shí)間為10秒。
　　 以ZrB2-SiC熔煉體為原料，采用粉碎、研磨和多次過(guò)篩得到了不同粒徑的ZrB2-SiC共晶粉末。通過(guò)XRD分析和SEM分析可知熔煉體在粉碎、研磨、過(guò)篩過(guò)程中并沒(méi)有引入明顯的雜質(zhì)，熔煉體的共晶結(jié)構(gòu)得到了保留。
　　 將ZrB2-SiC共晶粉末采用SPS燒結(jié)技術(shù)，制備了ZrB2-SiC共晶燒結(jié)體。分析了粉末粒徑、燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間對(duì)燒結(jié)性能的影響，結(jié)果表明：隨著粉末粒徑的

4、減小，試樣的致密度隨之增加，機(jī)械性能先提高后降低；隨著燒結(jié)溫度的升高，燒結(jié)致密化程度隨之提高；隨著保溫時(shí)間的增長(zhǎng)，不利于形成均勻細(xì)小的共晶結(jié)構(gòu)。制備的ZrB2-SiC共晶燒結(jié)體斷裂韌性值相比于直接燒結(jié)ZrB2、SiC粉體提高了15％，材料的斷裂機(jī)制為穿晶斷裂和沿晶斷裂結(jié)合的混合斷裂機(jī)制，裂紋偏移可以有效的提高材料的斷裂韌性。
　　 通過(guò)本課題的研究，可以探索熔煉法對(duì)共晶組織結(jié)構(gòu)性能控制的途徑。通過(guò)燒結(jié)體與熔煉體性能對(duì)比，闡明粉末