ZrB2-SiC复相陶瓷的制备及其性能的研究

以ZrB2和SiC粉为原料,采用Si3N4球为球磨介质,通过等静压成型及无压烧结制备了ZrB2-SiC复相陶瓷。实验确定了ZrB2-SiC复相陶瓷的烧结制度,并研究了SiC含量与球磨时间对ZrB2-SiC复相陶瓷体积密度的影响。结果表明:随着ZrB2球磨时间的增加,ZrB2颗粒粒径逐渐减小,复相陶瓷的体积密度逐渐增加;随着SiC含量的增加,复相陶瓷体积密度降低。ZrB2最佳球磨时间为6h,SiC最佳含量为20%,ZrB2-SiC20%(体积分数)复相陶瓷体积密度达到4.98g/cm3。     

ZrB_2-SiC复相陶瓷的制备及其力学性能研究

本文以ZrB_2和SiC粉为原料,采用Si_3N_4球为球磨介质,通过等静压成型及无压烧结制备了ZrB_2-SiC复相陶瓷,并对ZrB_2-SiC复相陶瓷进行了体积密度、力学性能检测和微观结构分析。结果表明:随着ZrB_2球磨时间的增加,ZrB_2颗粒粒径逐渐减小,复相陶瓷的体积密度逐渐增加;随着SiC含量的增加,复相陶瓷体积密度先增加后略有降低。ZrB_2最佳球磨时间为6 h,SiC最佳含量为20 vol%。ZrB_2-SiC 20 vol%复相陶瓷体积密度达到4.98 g/cm~3,抗弯强度达到331 MPa,断裂韧性达到6.8 MPa/m~2。     

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.     

ZrB2对Al2O3-ZrB2-SiC复相陶瓷室温力学性能影响

Al2O3陶瓷具有优异的室温和高温性能,但其脆性大,断裂韧性较低,限制了其应用.采用热压烧结工艺制备了应用于不同环境的Al2O3-ZrB2-SiC复相陶瓷(简称AZS),主要研究不同含量的ZrB2对Al2O3-SiC基陶瓷性能的影响.力学性能研究发现,当Al2O3陶瓷中ZrB2和SiC的体积百分比分别为20％和5％时,AZS3陶瓷具有最高的强度和韧性,分别为508.5MPa和6.65MPa· m1/2,相比纯氧化铝陶瓷的468.6MPa和5.56 MPa· m1/22提高了8.5％和19.6％.     

Al2O3/ZrB2/ZrO2复合陶瓷材料的制备与性能

将ZrB2和ZrO2添加入到Al2O3基体中,采用熟压法制备了Al2O3/ZrB2/ZrO2复合陶瓷材料,ZrB2和ZrO2的体积含量分别为(92.2±0.1)%和(7.8±0.1)%.对复合材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度进行了测试和分析.结果表明:当ZrB2/ZrO2体积分数为20%时,所制备的复合陶瓷的综合力学性能最优,其相对密度,抗弯强度和断裂韧度分别达到96.3%,520.5MPa和6.1 MPa·m1/2.Al2O3/ZrB2/ZrO2复合陶瓷断面的断裂模式为沿晶断裂和穿晶断裂混合模式.通过高温氧化试验发现Al2O3/ZrB2/ZrO2复合材料在500～700℃时开始氧化.     

高能球磨和热压烧结制备SiC/Ti_3SiC_2复相陶瓷及其性能

以Ti,Si和C粉为主要原料,利用高能球磨及热压烧结制备了SiC/Ti3SiC2复相陶瓷。研究了工艺条件尤其是烧结温度和压力对合成产物相组成、微观结构及性能的影响,并结合X射线衍射、扫描电镜等检测结果探讨了Ti-Si-C体系反应合成机理。结果表明:通过高能球磨18h,在25MP和1300oC热压,可得到均匀、致密的SiC/Ti3SiC2复相陶瓷材料。Si含量对SiC/Ti3SiC2材料的相组成及性能有较大影响。起始原料中的Ti,Si,C和Al的质量比为3:1.2:2:0.2时,材料性能提高明显,其弯曲强度、断裂韧性、密度和相对密度分别为526.65MPa,8.67MPa·m1/2,4.058g/cm3,89.78%。显微结构的观察表明,SiC/Ti3SiC2复合材料的断裂具有沿晶和穿晶混合断裂特征。SiC颗粒增韧抑制了微裂纹在Ti3SiC基体中的扩展。     

烧结温度对BN-ZrB_2-ZrO_2复相陶瓷结构与性能的影响

以h-BN为基体材料,ZrO2、AlN、B2O3和Si等为改性剂,采用反应热压烧结工艺制备BN-ZrB2-ZrO2复相陶瓷,研究了烧结温度对BN基复相陶瓷物相组成、致密化、微观结构及力学性能的影响。结果表明:提高烧结温度可促进ZrB2相的形成,烧结后的复合陶瓷中出现SiAlON相;随烧结温度升高,样品相对密度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先升高后降低趋势,烧结温度为1 900℃时材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性最高,分别为95.2%、226.0MPa和3.4MPa·m1/2。ZrB2相的存在显著提高了BN基复相陶瓷的力学性能。与热压烧结纯BN陶瓷相比,BN-ZrB2-ZrO2复相陶瓷的抗弯强度提高了183%,且该复相陶瓷主要以沿晶断裂为主,高温下烧结的样品中出现晶粒拔出现象,并伴随有少量穿晶断裂。     

添加少量聚碳硅烷对ZrB2-SiC陶瓷烧结和力学性能的影响

以ZrB2和SiC粉体为原料,加入适量的聚碳硅烷(PCS),通过热压烧结制备ZrB2-SiC复合陶瓷材料.结果表明:PCS的加入提高了ZrB2-SiC陶瓷的烧结性能和力学性能,而对于没有球磨过的ZrB2其性能并没有提高.     

ZrB2–SiC多层陶瓷的抗氧化性

用传统陶瓷的流延工艺制备ZrB2–SiC多层陶瓷。用Archimedes法测定ZrB2–SiC多层陶瓷的相对密度。用扫描电子显微镜观察其显微结构,并进行循环抗氧化性能评价。结果表明：ZrB2–SiC多层陶瓷在1 950℃烧结的致密度达到99.7%,材料的抗氧化过程主要可分为两个阶段：第一阶段低熔点相的挥发,出现质量损失;第二阶段氧化层的形成,降低进一步氧化速率。抗氧化性能较ZrB2–SiC复相陶瓷有很大提高。     

ZrC掺杂对ZTA复相陶瓷微观结构和力学性能的影响

以ZTA20%(zirconia-20%toughened alumina)为基体,通过掺杂不同体积分数的ZrC(10%、15%、20%、25%)研究其对复相陶瓷微观结构和力学性能的影响。采用放电等离子体烧结法在1 400℃、40 MPa保温15 min制备样品。用Archimedes法测得样品相对密度最高可达99.08%。不同ZrC含量的烧结样品的物相成分均为ZrC、α-Al_2O_3和ZrO_2,烧结后无杂质相产生,表明复相陶瓷在烧结过程中具有优良的化学相容性,该复相陶瓷内部各晶粒尺寸均匀,无异常长大现象,断裂机制为穿晶断裂和沿晶断裂相结合。随着ZrC含量的增加,复相陶瓷的弯曲强度先增大后减小,ZrC含量为20%时达到最大值722 MPa;断裂韧性则由5.47 MPa·m~(1/2)增加到6.51 MPa·m~(1/2);显微硬度由17.30 GPa逐渐降低至16.19 GPa。