超高温热处理对不同工艺制备的W/ZrC金属陶瓷微观组织结构的影响

分别采用置换填充工艺（DCP）和热压烧结工艺（HP）制备了W/ZrC金属陶瓷,然后在2600℃下对其进行热处理1h,研究了热处理前后两种W/ZrC金属陶瓷的组织结构变化。研究表明热处理后两种材料都出现开孔率增大、线膨胀及质量损失。其中DCP法W/ZrC金属陶瓷在热处理后仍由分散分布的W颗粒相和连续的ZrC相组成,但原始材料中残留的WC、W2C及Zr-Cu合金相都消失,取而代之的是大量的空隙,同时W相含量也急剧减小。而HP法W/ZrC金属陶瓷在热处理后则有新相W2C生成,同时其W颗粒相有聚集的趋势,形成了大块团状相。     

DCP法W/ZrC金属陶瓷组成结构的高温演变研究

采用置换填充工艺制备了W/ZrC金属陶瓷,研究了其在不同超高温温度环境中的组成结构演变规律。结果表明：随着热处理温度的升高,材料的质量损失率先增大后减小,在2200 ℃时有最大值2.05 wt.%,而孔隙率则不断增大,在2600 ℃时达到9.29 vol.%。在材料表面,残留Cu最先熔化挥发流失,其次残留Zr,在2600 ℃时部分ZrC也分解流失。在材料内部,1800 ℃时未反应完的WC相消失,2200 ℃时残留Zr-Cu合金相和W2C相消失,2600 ℃时仅剩下W相和ZrC相,且随着热处理温度的升高,W原子向ZrC基体中的扩散增多,导致ZrC点阵常数逐渐减小,W相由颗粒状变为无规则的长条状,其颗粒数量和体积含量明显减少,并形成了大量闭孔。Zr-Cu合金的流失和W原子的扩散是引起W/ZrC金属陶瓷在超高温环境中组织结构变化的重要原因。