二硼化锆系复合材料研究进展

ZrB2系复合材料具有高熔点、高硬度、高导热率等优良性能，是一种性能优异的高温结构材料，具有广泛的应用前景。本文概述了ZrB2基复合材料．如：ZrB2-Ni，ZrB2-SiC，ZrB2／B4C-Ni等的研究现状，并对其力学性能进行了评价；总结了近年来国内外在ZrB2基复合材料烧结工艺方面的研究进展。     

二硼化锆陶瓷增韧技术的研究进展

本文介绍了近年来二硼化锆陶瓷的增韧技术及其机制,包括弥散颗粒增韧、不同长径比相(晶须、纤维、晶片、碳纳米管等)增韧、ZrO2相变增韧、仿生结构增韧、原位反应增韧、晶须和颗粒协同增韧;展望了二硼化锆陶瓷增韧技术的未来发展趋势.     

二硼化锆基超高温陶瓷的制备及性能

用碳化硅(SiC)颗粒增韧二硼化锆(ZrB2)陶瓷,在氩气流中热压烧结温度为1 950℃、保温1 h,20 MPa压力下成功制备出了致密的ZrB2/SiCp复合材料.ZrB2/SiCp复合材料的致密度随着SiC颗粒添加量的增加而增加.当SiC颗粒的体积分数(下同)为15%时,相对致密度达到100%.ZrB2/SiCp复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着SiC添加量的增加成上升趋势,当SiC颗粒的添加量在15%时同时达得最大值,分别为646 MPa和8.52 MPam·m1/2.SiCp的添加还提高了ZrB2/SiCp复合材料的耐氧化烧蚀性能.     

二硼化锆陶瓷材料及其制备技术

主要介绍了二硼化锆陶瓷的制备技术，从二棚化锆的结构，性能到制备方法都做了综述和介绍，并对其前景和问题都做了展望。     

硼化锆基碳化硅复相陶瓷

以钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)为烧结助剂,通过无压烧结工艺制备了ZrB2-SiC复相陶瓷.研究了复相陶瓷的相组成、抗烧蚀性能以及烧结助剂含量、烧结温度对复相陶瓷力学性能和显微结构的影响.结果表明:复相陶瓷的物相组成主要为ZrB2,SiC和少量玻璃相;添加YAG或提高烧结温度能使材料的晶粒显著长大,并显著提高材料的相对密度和力学性能.当YAG含量为9%(质量分数),烧结温度为1 800℃时陶瓷的相对密度为97.1%、Rockwell硬度HRa为88、弯曲强度为296MPa、断裂韧性为5.6MPa·m1/2.复相陶瓷具有优异的超高温抗烧蚀性能,在2800℃烧蚀30min,烧蚀率仅为0.001 mm/s,烧蚀后的显微结构呈现复杂的多层结构.     

二硼化锆超高温陶瓷的强韧化

以ZrB_2为基体材料,分别采用添加SiC颗粒(SiC_p)、SiC晶须(SiC_w)和SiC晶片(SiC_(pl))作为增韧相,采用热压烧结技术制备了SiC/ZrB_2陶瓷基复合材料,分析了不同增韧相的种类和添加量对ZrB_2陶瓷强韧化效果的影响,并通过层状结构设计,采用放电等离子体烧结工艺制备出ZrB_2基层状复合陶瓷材料,研究了层状结构对ZrB_2陶瓷强韧化效果的影响。结果表明:添加SiC颗粒、晶须或晶片,采用热压烧结可以制备出接近完全致密的SiC/ZrB_2陶瓷基复合材料;与单独添加SiC颗粒或晶须相比,同时添加SiC颗粒和晶须的增韧效果更加明显,而SiC晶片也可以起到较好的强韧化效果;通过层状结构设计,能够较大幅度地提高ZrB_2陶瓷的断裂韧性,显示了很好的增韧效果。     

二硼化锆及其在耐火材料中应用

二硼化锆（ZrB2）具有高熔点、高硬度、高导热率等优点，是一种性能优异的高温结构材料．具有广泛的应用前景。本文从二硼化锆的性质和制备方法出发，对二硼化锆及其复合材料在各个领域，尤其在耐火材料领域的研究结果作一概述，并阐述了二硼化锆复合材料在性能和应用方面所面临的问题。     

二硼化锆陶瓷前驱体纤维的制备及表征

利用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖和柠檬酸为无机原料,聚乙烯醇为有机原料,采用有机、无机共混反应制得前驱体溶液,并利用干法纺丝制得前驱体纤维,通过红外光谱(IR)、差示扫描(DSC)、热失重(TG)分析表征发生的反应及产生的一系列变化,利用扫描电镜(SEM)观察纤维的形态结构。结果表明:无机成分与聚乙烯醇发生了反应并使聚乙烯醇变得稳定,制得了光滑致密的纤维,为下一步制得ZrB2陶瓷纤维做好了准备。     

二硼化锆-碳化硅复相陶瓷纤维的制备与表征

分别采用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖、正硅酸乙酯为锆源、硼源、碳源和硅源,柠檬酸为络合剂,聚乙烯醇为纺丝助剂,通过干法纺丝制备了前驱体纤维,然后在氩气氛围下逐渐升温至1600℃并保温2 h,获得了二硼化锆-碳化硅复相陶瓷纤维。通过红外光谱、热失重分析、X射线衍射、扫描电镜等对前驱体纤维和陶瓷纤维进行了表征。结果表明:原料之间发生了相互反应,前驱体纤维具有良好的稳定性,硅源参与反应生成了碳化硅并细化了晶粒,提高了陶瓷纤维的致密度,并且使陶瓷纤维具有更好的高温抗氧化性。     

二硼化锆粉体的工业合成

二硼化锆材料可广泛应用于高温结构陶瓷、复合材料、电极材料、薄膜材料、耐火材料、核控制材料等领域,但二硼化锆粉体目前多为实验室合成,本工作进行了二硼化锆粉体的工业合成研究.以ZrO2、B4C、C为原料采用碳热还原法分别在真空感应炉和电弧炉中完成了二硼化锆粉体的工业合成,研究了工业合成二硼化锆粉体的反应过程、产物组成和结构以及工艺影响因素,结果表明:以ZrO2、B4C、C为原料采用碳热还原法工业合成二硼化锆粉体工艺路线可行,产品质量好,二硼化锆粉体纯度＞98%(质量百分比,下同),粉体粒度为1～4 μm.     

碳化硅—二硼化钛系多层陶瓷复合材料的制取与性能

介绍了制取多层陶瓷用的材料和方法 ,讨论了一些因素对材料性能的影响 ,并给出了几种复合材料的组成     

凝胶注模制备碳化硼多孔陶瓷EI北大核心CSCD

以琼脂糖大分子为凝胶体系、聚丙烯酸为分散剂,采用凝胶注模工艺制备B4C坯体,经过1 800~2 000℃烧结,制备得到B4C多孔陶瓷。结果表明:pH值为7.5、分散剂含量为0.15%(体积分数)时,陶瓷浆料的稳定性和流动性最佳,制备得到固相含量为45%(体积分数)的低黏度陶瓷浆料。随着烧结温度升高,多孔陶瓷的通孔率下降,1 800℃烧结得到的块体通孔率为100%,气孔呈明显的单峰分布,孔径大小为1μm。多孔陶瓷的抗弯强度在60 MPa左右。Zr金属浸渗B4C多孔陶瓷后得到Zr C/Zr B2复合材料,其微观组织随渗层深度变化出现分层现象。     

碳化硅—二硼化钛系多层陶瓷复合材料的制取与性能

介绍了制取多层陶瓷用的材料和方法,讨论了一些因素对材料性能的影响,并给出了几种复合材料的组成。     

石墨烯/超高温陶瓷复合材料研究进展EI北大核心CSCD

超高温陶瓷材料耐温性能优异,但本征脆性和较差的抗热冲击性能一直都是限制其进一步工程应用的主要障碍。石墨烯作为一种碳原子排列成蜂窝结构的二维纳米材料,具有优异的力学、电学和热学性能,常被作为添加相来改性陶瓷基体,使其成为陶瓷复合材料中理想的增韧材料,实现复合材料的功能化和结构化。本文对石墨烯/超高温陶瓷基复合材料的制备工艺、仿生构筑、微观形貌、宏观性能等方面的研究成果进行了全面的综述,着重论述了石墨烯对超高温陶瓷基体的增韧作用效果及机理、热学性能、抗热震性能、抗氧化性能的影响,并对目前面临的挑战和未来发展进行展望。     

分散剂对二硼化锆粉体分散稳定性的影响

通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体并对其进行放电等离子烧结来改善ZrB2陶瓷的烧结致密度和高温抗氧化能力.为了得到很好的包覆效果,在包覆过程中,必须使得ZrB2粉体颗粒具有较好的分散稳定性.主要研究分散剂对二硼化锆粉体在水溶液中的分散稳定性影响.通过研究表明:分散剂为聚甲基丙烯酸铵(PMAA),并且当它的含量为2vol%时可以得到分散稳定性较好的二硼化锆溶浆,为改善合成更好包覆效果的包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体奠定基础.     

二硼化锆微粉的燃烧合成方法

二硼化锆微粉的燃烧合成方法，它涉及一种二硼化锆微粉材料的合成工艺。本发明的目的是为解决已有技术存在的需要高温高热，耗能大，生产周期长、效率低、纯度不高的问题。本发明将基础原料和稀释剂进行配料，基础原料按质量分数为：二氧化锆31％～58％；硼酐0～25％；镁粉25％～44％；稀释剂为二硼化锆；     

二硼化钛陶瓷在不同温度下的氧化行为

采用静态氧化法对不同温度下TiB2陶瓷的氧化行为进行研究,利用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线光电子能谱仪对氧化前后的样品进行表征.结果表明:低温下TiB2陶瓷氧化动力学满足抛物线规律,并在表面形成液相B203,阻止氧化反应的进一步进行,冷却后B2O3以玻璃态覆盖在表面.高温下TiB2氧化反应在4h前满足抛物线规律,表面形成一层TiO2多孔结构;氧化4h后,随着氧扩散距离的延长,扩散阻力加大,从而使氧化速率降低,氧化反应不再满足抛物线规律.     

超细硼化锆粉体纯化工艺探究

探究了超细ZrB2粉体化学提纯、热处理等纯化工艺过程中的影响因素.并采用热重-差热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和X射线荧光光谱分析仪对ZrB2粉体及热处理后的水洗产物进行表征和分析.结果表明:B2O3易溶于热水生成硼酸溶液,为了有效地除去B2O3,需经过热水反复洗涤、过滤;随着热处理温度增加,粉体中的C杂质逐渐氧化挥发,但当热处理温度升至700℃时,产物中的ZrB2被氧化生成ZrO2,致使产物迅速增重;热处理温度650℃和热处理时间80min为最佳热处理除杂工艺,此时产物中残留的碳基本全部被除去,但是产物中氧含量较高,后期研究建议选择在惰性气氛中进行.     

碳化硅-二硼化钛复合材料断裂行为影响因素的分析

采用无压烧结工艺,研究试样的成分配比、加工尺寸对碳化硅-二硼化钛复合陶瓷断裂行为的影响。研究结果表明:在烧结过程中没有新相产生,整个过程是一个固相烧结过程。在实验范围内,碳化硅-二硼化钛复合材料的抗弯强度随着其中二硼化钛含量的增加而随之降低。相同加工尺寸碳化硅-二硼化钛复合材料的断裂韧性随着二硼化钛含量的增加而降低。相同成分配比碳化硅-二硼化钛复合材料的断裂韧性随着试样尺寸减小而降低。