二硼化锆超高温陶瓷的强韧化EI北大核心CSCD

以ZrB2为基体材料,分别采用添加SiC颗粒(SiCp)、SiC晶须(SiCw)和SiC晶片(SiCpl)作为增韧相,采用热压烧结技术制备了SiC/ZrB2陶瓷基复合材料,分析了不同增韧相的种类和添加量对ZrB2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ZrB2基层状复合陶瓷材料,研究了层状结构对ZrB2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/ZrB2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ZrB2陶瓷的断裂韧性,显示了很好的增韧效果。     

硼化锆基超高温陶瓷研究进展

航空航天、兵器、能源等高科技领域的发展对轻质、耐高温的超高温陶瓷材料提出了迫切需求。硼化锆基超高温陶瓷是最重要的超高温陶瓷材料之一,综述了硼化锆基超高温陶瓷的研究进展,着重探讨了先驱体转化法制备硼化锆基超高温陶瓷的优势和难点,并对硼化锆基超高温陶瓷的发展进行了展望。     

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.     

ZrB2基超高温陶瓷的强韧化研究进展

ZrB2具有高熔点 (3245℃)、高硬度(23GPa),高温热稳定性,成为最具潜力的超高温陶瓷,但是ZrB2韧性低的缺点限制了应用范围.本文总结了增韧ZrB2陶瓷的研究进展.目前,提高ZrB2基超高温陶瓷的断裂韧性的方法主要是通过掺入第二相,掺入相包括SiC颗粒、晶须、纤维,短石墨纤维,纳米SiC,氧化锆,Mo,Nb...     

多孔硼化锆–碳化硅–石墨超高温陶瓷的抗热冲击性能

为了改善ZrB_2基超高温陶瓷的热冲击损伤抗性,采用冷等静压–无压烧结法在ZrB_2–SiC–Graphite(ZSG)材料体系中引入孔隙制备ZSG多孔陶瓷,同时利用热压法制备了ZSG致密陶瓷作为对比材料,研究了2种ZSG陶瓷材料的力学性能,并探究了孔的引入对ZSG复合陶瓷热冲击性能的影响。结果表明:孔的引入降低了ZSG陶瓷的抗弯强度(由230.04 MPa降为98.12 MPa)和断裂韧性(由4.69 MPa·m1/2降为4.27 MPa·m1/2),但孔的引入大大提升了ZSG陶瓷的临界裂纹尺寸(由132μm增长为602μm)。孔的引入明显提高了材料的残余强度保持率(由54%增长为84%),即改善了ZrB_2基陶瓷的热冲击损伤抗性。与其它材料体系不同的是,孔的引入还提高了ZSG复合陶瓷的临界温差,说明孔对ZSG复合陶瓷的热冲击断裂抗性和损伤抗性具有同时增强的效果。     

二硅化钼陶瓷的强韧化

二硅化钼(MoSi2)具有良好的导电性和导热性,良好的力学性能和优秀的高温抗氧化性能,可以用作发热元件,性能超过碳化硅。二硅化钼用高温结构材料,需要提高其高温强度和低温断裂韧性。一般采用复合第二相或者多相杂交复合的方法进行强韧化,常用的增强相包括各种能在基体中均匀分散的粒子,晶须和纤维,也可以用与钼和硅相近的原子进行固溶。MoSi2基复合材料的各种性能比单相多晶MoSi2要高得多。     

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。     

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.     

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。     

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；     

层状强界面硼化锆陶瓷高温力学性能的研究

强界面硼化锆陶瓷在高温下具有优良的性能,在较高的温度下具有足够高的强度以及抗氧化性能,是一种性能优异的高温陶瓷材料,可广泛应用于可回收式航空航天飞行器领域。将强界面ZrB2-SiC材料抛光后置于不同温度下进行高温力学性能测试,在到达测试温度后进行保温30min后对其施加应力直到材料试样完全断裂为止,可以获得材料相应施加的最大力度及其对应强度,并通过扫描电镜照片对测试后的试样表面和断口进行分析。实验结果表明:在平行和垂直两个方向上,材料的弯曲强度是不同的。在平行方向上弯曲强度随着温度的升高而降低;在垂直方向上随着温度升高而降低,在1 200℃时强度达到最大值396.78MPa和435.90MPa,1 500℃时强度达到最小值220.7MPa和195.15MPa。通过分析可知,垂直方向的弯曲强度高于平行方向,随温度升高弯曲强度会下降,但在1 300℃时出现了一个最小值,是因为B2O3受热分解和材料本身受高温引起的缺陷共同作用引起的,垂直方向高于平行方向是由于材料的各向异性,垂直时强度比较大。     

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。     

碳化硅-硼化锆复相陶瓷的增强研究

研究第二相粒子硼化锆及其加入量变化对碳化硅-硼化锆复相陶瓷的强度和韧性的影响,同时探讨其氧化行为。用光学、透射电镜和扫描电镜对复相陶瓷的微观结构、断裂行为进行分析讨论。实验表明,材料性能不仅取决于组成变化而且与工艺条件有关。在适当热压工艺条件下获得的性能表明,复相陶瓷(SiC-15vol.%ZrB_2)的断裂韧性比热压α-SiC要提高50％左右,达到6.5MPa·m~(1/2),弯曲强度仍能达到560MPa。 抗氧化性能与单相热压SiC比较,SiC-15vol.%ZrB_2在1280℃时氧化加速进行,安全使用应低于1150℃。通过压痕裂缝扩展和拋光面上断裂时裂缝行进观察表明,裂缝分支和绕道可能是增韧的主要机制。     

用于超高温晶体生长炉的钇锆固溶体陶瓷

自主研制出了可用于超高温晶体生长炉温场的高纯钇锆固溶体陶瓷制品,在真空、保护气氛、空气环境使用温度达到2 650℃,反复升降温周期使用寿命达到3年,较金属温场提升6倍寿命.以使用该陶瓷制备的温场生长120 kg级晶体为例,其晶体生长周期较金属钨钼温场缩短约25％,节省能耗40％以上,同时还可避免金属材料高温时出现的过收缩、破裂等问题,提高了安全性和生产效率,并且实现了材料的绿色环保和循环利用.     

日本开发二硼化钛系陶瓷

日本钢管公司开发了硬度高,在高温下强度和韧性都优秀的二硼化钛系陶瓷,并在炼铁厂进行了有关设备仪器的实证实验。该公司是从美国引进二硼化钛的基本技术,配合以独自开发的烧结助剂,应用本公司发明的烧结技术成功地制造出二硼化钛陶瓷。改变烧结助剂配合量可以改变其硬度和     

硼化锆质高温陶瓷材料

本文介绍了硼化锆高温陶瓷材料的粉体制备和抗化学腐蚀、摩擦、导电等性质,并对烧结过程作了综述。通过与硼化锆质复合材料比较,作者认为,该类材料的研究应着重复合材料,以求促进烧结、提高抗氧化能力和抗脆断能力。     

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.