高温透波陶瓷材料研究进展

透波陶瓷材料已成为高超声速飞行器天线罩、天线窗等部件的关键候选材料。因此,如何有效提升透波陶瓷材料的耐温、透波、承载等特性是发展高超声速飞行器的关键技术之一。本文针对高超声速飞行器对透波陶瓷材料的技术要求,阐述了透波陶瓷材料的发展历史,着重对现有透波陶瓷材料体系及其透波特性测试方法和原理的研究历史和现状进行了全面回顾,并提出今后的发展方向。本文旨在为未来新一代高超声速飞行器的设计提供参考。     

Cf/ZrC-ZrB2-SiC-C超高温陶瓷复合材料的显微结构表征

利用X-射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对Cf/ZrC-ZrB2-SiC-C超高温陶瓷复合材料的相组成、纤维/热解碳层的界面特征和超高温陶瓷基体的显微结构特征进行了表征。在碳纤维表面有一层厚度为2～3μm石墨化程度较高的热解碳界面层,该界面层可以避免采用PIP工艺制备超高温陶瓷基体时可能对碳纤维造成的损伤。热解碳层与碳纤维之间为弱机械结合,其界面间分布着20～30 nm的ZrC纳米颗粒。Cf/ZrC-ZrB2-SiC-C超高温陶瓷复合材料基体主要由ZrC,ZrB2,SiC和石墨相(Cg)组成。基体中石墨的(002)面沿着ZrC,ZrB2或SiC的表面生长。在石墨与ZrB2和石墨与SiC的界面没有观察到取向关系,界面处既没有反应层也没有非晶相存在。在石墨与ZrC之间存在ZrC(111)∥Cg(002),ZrC[110]∥Cg[010]的取向关系。ZrB2和SiC之间也没有界面反应和非晶层存在。     

Characterization of{101}*and{100}*α-Si_3N_4 Whiskers by HREM

The microstructure of both {10(?)1} and{10(?)0} (directions perpendicular to the {10(?)1}and {10(?)0} planes) α-Si_3N_4 whiskers were investi-gated by high resolution electron microscopy(HREM).On one side of the {10(?)1}α-Si_3N_4 whiskers many planar defects were ob-served,two kinds of micrograins on one side of the{10(?)0} whiskers were found.In one type,sepa-rated α-Si_3N_4 (28 H) micrograins had the sameorientation with respect to the matrix whisker;inthe other type,connected polymicrograins consistedof both α-and β-Si_3N_4 (14H).     

SiC晶须的显微结构

用分析电镜研究ＳｉＣ晶须的显微结构，按结构特征ＳｉＣ晶须分为一维无序结构和呈竹节状两类。ＳｉＣ晶须具有分叉现象，一种是在一个主干上长出几个分支，另一种由一段双晶和分叉成两支晶须两部分组成。ＳｉＣ晶须双晶互为｛２２１｝孪晶关系，孪晶界面平行于基体的（００１）Ｍ；研究了ＳｉＣ晶须的热稳定性，发现α－ＳｉＣ的热稳定性更好些。     

La2 CuO4前驱物粉体的自蔓延燃烧合成及其晶化

分别采用硝酸盐自蔓延燃烧法和醋酸盐／硝酸盐自蔓延燃烧法低温合成了La2CuO4前驱物粉体,研究了在不同条件下制备的前驱物粉体的晶化行为。在硝酸盐自蔓延燃烧法合成前驱物粉体时,燃烧反应十分剧烈,在前驱物粉体中发现有Cu单质存在,Cu单质的存在不利于在低温合成单一相La2CuO4粉体。在硝酸盐自蔓延燃烧法基础上,以醋酸盐部分取代硝酸盐,大幅度降低了自蔓延燃烧温度,可以通过调整尿素的用量来改变氧化剂的总氧化价O与还原剂的总还原价F之比,使自蔓延燃烧温度连续可调。用醋酸盐／硝酸盐自蔓延燃烧法合成的前驱物粉体在较低温度焙烧处理,得到了单一相La2CuO4粉体。自蔓延燃烧温度对前驱物的组成和焙烧产物的组成和显微形貌有显著影响。自蔓延燃烧温度连续可调为得到具有可控制显微形貌的目标产物提供了可能。     

Ti3SiC2表面渗硅涂层的抗高温氧化性能

采用固体粉末包埋法在Ti3 SiC2 陶瓷上渗硅 ,研究了渗硅涂层的抗高温氧化性能 ,用XRD及SEM /EDS分析了渗硅涂层及其氧化后产物的成分、结构和形貌等。结果表明 :渗硅层主要由TiSi2 和SiC组成 ,在空气中氧化时形成了SiO2 和TiO2 的混合氧化物膜。渗硅样品在 110 0℃和 12 0 0℃下的恒温氧化速率比Ti3 SiC2 降低了 2～3个数量级 ,110 0℃下抗循环氧化性能也优于Ti3 SiC2 。但由于渗硅层中存在裂纹 ,循环过程中当裂纹贯穿整个渗硅层时 ,涂层的氧化速度开始增加 ,其保护作用逐步退化。在 110 0℃下空气中循环氧化时 ,经 40 0次循环后涂层已基本失效。     

原位热压反应制备Ti3AlC2／TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点，有着潜在的广泛应用前景。然而，单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低，限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究，并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征，最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系，可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2／TiB2复合材料；引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。     

FRACTURE BEHAVIOUR OF Si_3N_4-ZrO_2CERAMIC COMPOSITE

<正> ZrO_2增韧的复合陶瓷,由于强度和韧性均得到改善,近年来引起科学和技术界的广泛重视,但其增韧机理还有待进一步研究,当ZrO_2以单斜相弥散于基体中时,其主要增韧机理是微裂纹增韧;然而,当ZrO_2以四方相弥散     

Al2O3形成合金过渡态氧化行为

综述了亚稳相Al2O3生长和向稳态转变的规律，以及温度、氧化时间、合金元素、表面状态等的影响作用.重点介绍了合金元素特别是活性元素对相转变的影响机制、相转变与膜形成脊状形貌的关系，以及相转变对后续氧化行为的影响等.      

Ti2SnC颗粒增强铜基复合材料的力学性能

用粉末冶金方法制备了一种以三元层状陶瓷Ti2SnC为增强相的Cu/Ti2SnC复合材料，研究了增强相的含量对复合材料的显微结构和硬度、拉伸强度等力学性能的影响。结果表明，Ti2SnC对于铜是一种有效的增强相，当Ti2SnC的体积含量为20％（体积分数，下同）时增强效果最佳，屈服强度和拉伸强度分别达到319MPa和440MPa，是相同工艺条件下制备的纯铜的屈服强度和拉伸强度的4倍和2倍，并保持12％的延伸率。强化是由于铜基体晶粒的细化和位错塞积引起的。