热压反应烧结制备ZrB2-SiC复合材料的工艺及性能研究

以二硼化锆、正硅酸乙酯、蔗糖为原料,采用溶胶-凝胶法制备ZrB2-SiC前躯体,然后利用热压反应烧结方法,在1800℃,30MPa压力,流动的Ar气氛条件下,制备出高致密的ZrB2-SiC复合材料。其最大相对密度达到99.6%。ZrB2-SiC复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着SiC含量的增加先增加后降低。当SiC含量为20%时,ZrB2-SiC复合材料断裂韧性最大达到5.1MPa·m1/2。ZrB2-SiC复合材料的最大弯曲强度为272MPa,比报道出的值要低,这可能与过大的ZrB2晶粒有关。但当SiC含量为30%时,由于出现大量气孔而使材料不致密,从而导致其力学性能下降。     

ZrB2基层状复合材料的制备与性能研究

以SiC颗粒和纳米SiC晶须复合增韧的ZrB2为基体层,以金属Mo为界面层,采用轧膜成型和热压烧结的方法,在1950℃,1 h,25 MPa压力/Ar气氛的条件下,成功制备了ZrB2/Mo层状复合材料.结果表明:制备的ZrB2/Mo层状复合材料的室温断裂韧性可达9.3±0.21 MPa·m1/2;通过对Mo界面层的合金化可使其抗弯强度达到400±36 MPa,并且减弱了Mo层的室温脆化,克服了层状材料开裂现象.其主要增韧机制包括裂纹分叉钝化、裂纹偏转、裂纹沿界面层并行扩展等.Mo与ZrB2基体层发生界面反应生成MoB,ZrB以及Mo5SiB2,从而形成了强结合界面,影响了层状结构强韧化优越性的发挥.     

SPS烧结ZrB2-SiC复合陶瓷的力学性能

用放电等离子体烧结(SPS)制备了ZrB2-30%SiC复合陶瓷材料,在万能力学试验机上测试陶瓷材料的弯曲强度和断裂韧性,用SEM观察陶瓷材料的断口形貌,并分析材料的断裂机制.结果表明ZrB2-SiC复合陶瓷的弯曲强度为743 MPa,断裂韧性为6.5 MPa·m1/2;断裂机制主要是沿晶断裂和穿晶断裂的混合机制.     

SPS烧结ZrB2-SiC复合陶瓷的力学性能

用放电等离子体烧结（SPS）制备了ZrB2-30％SIC复合陶瓷材料，在万能力学试验机上测试陶瓷材料的弯曲强度和断裂韧性，用SEM观察陶瓷材料的断口形貌，并分析材料的断裂机制。结果表明ZrB2-SiC复合陶瓷的弯曲强度为743MPa，断裂韧性为6．5MPa.m^1/2；断裂机制主要是沿晶断裂和穿晶断裂的混合机制。     

纳米ZrB2粉体放电等离子烧结制备ZrB2基超高温陶瓷的系统研究

本文采用纳米ZrB2粉体系统研究了ZrB2基超高温陶瓷的放电等离子烧结行为。由于采用纳米粉体,单相ZrB2在1550℃的低温下即发生快速的致密化烧结。ZrB2-SiC陶瓷经1800℃放电等离子烧结后可实现完全致密化,并且材料的弯曲强度高达1078±162 MPa。在1700℃采用放电等离子烧结成功制备了ZrB2-SiC-Cf复合材料,材料断口表现出明显的纤维拔出现象,导致其具有高的断裂韧性值(6.04 MPa·m1/2)和非脆性断裂的模式。同时,ZrB2-SiC-Cf复合材料具有很高的临界热冲击温差（627℃）,表明该材料具有优异的抗热冲击性能。     

ZrB2基层状复合材料的制备与性能研究

以SiC颗粒和纳米SiC晶须复合增韧的ZrB2为基体层，以金属Mo为界面层，采用轧膜成型和热压烧结的方法，在1950℃，1h，25MPa压力／Ar气氛的条件下，成功制备了ZrB2／Mo层状复合材料。结果表明：制备的ZrB2／Mo层状复合材料的室温断裂韧性可达9．3±0．21MPa·m^1/2：通过对Mo界面层的合金化可使其抗弯强度达到400±36MPa，并且减弱了Mo层的室温脆化，克服了层状材料开裂现象。其主要增韧机制包括裂纹分叉钝化、裂纹偏转、裂纹沿界面层并行扩展等。Mo与ZrB2基体层发生界面反应生成MoB，ZrB以及Mo5SiB2，从而形成了强结合界面，影响了层状结构强韧化优越性的发挥。     

ZrB2-SiCw超高温陶瓷爆炸压实工艺研究

为了改善ZrB2-SiC材料的韧性,采用混料-爆炸压实工艺制备SiC晶须增韧ZrB2复合材料,并研究其密度与组织.结果表明,采用该工艺可制备95.25%TD的ZrB2-SiCw复合材料;炸药选择直接影响爆炸坯的密度;对单种炸药,爆轰压力与爆炸坯密度随着装药量的增加而增加;对混合炸药,随着黑索今质量的增加,爆轰压力增加,而爆炸坯密度先增加、后减小,有一个最大值.SiC晶须在爆炸冲击波的作用下被折断成碎片,该材料的组织为碎片状的SiC晶须镶嵌于密堆的ZrB2颗粒间隙中.     

ZrB2-SiCw超高温陶瓷爆炸压实工艺研究

为了改善ZrB2-SiC材料的韧性,采用混料-爆炸压实工艺制备SiC晶须增韧ZrB2复合材料,并研究其密度与组织.结果表明,采用该工艺可制备95.25%TD的ZrB2-SiCw复合材料;炸药选择直接影响爆炸坯的密度;对单种炸药,爆轰压力与爆炸坯密度随着装药量的增加而增加;对混合炸药,随着黑索今质量的增加,爆轰压力增加,而爆炸坯密度先增加、后减小,有一个最大值.SiC晶须在爆炸冲击波的作用下被折断成碎片,该材料的组织为碎片状的SiC晶须镶嵌于密堆的ZrB2颗粒间隙中.     

凝胶注模成型工艺制备SiCw/Al2O3陶瓷复合材料的性能研究

对SiC2/Al2O3陶瓷的低粘度、高固相体积分数浓悬浮体的制备以及凝胶注模成型后坯体的性能和显微结构进行了研究,着重分析了长径比不同的2种SiC晶须及其添加量对坯体性能的影响.结果表明,坯体的相对密度、抗弯强度与SiC晶须的长径比和添加量有关,浆料的粘度随着晶须长径比和添加量的增大而增加.坯体的抗弯强度随着晶须添加量的增加呈现一种先上升后下降的趋势.凝胶注模成型后坯体结构均匀、致密,相对密度为60%,抗弯曲强度达38.5 MPa.通过显微结构观察,裂纹偏转、晶须拔出和晶须桥连是晶须增强的主要机制.     

SiC晶须含量对ZrC陶瓷性能与组织的影响

以微米ZrC颗粒、SiC晶须为原料(SiC晶须体积含量分别为5%,10%,15%,20%),采用热压烧结工艺制备SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷,研究了SiC晶须含量对ZrC基超高温陶瓷力学性能与组织的影响。结果表明:随着SiC晶须含量的增加,材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性逐渐提高;当SiC晶须体积含量为20%时,致密度、抗弯强度和断裂韧性同时达到最大值,分别为99.24%,626.17MPa,5.03MPa·m1/2。SEM表明,试样微观组织均匀,强韧化机制主要是细晶强化和晶须拔出。