Zr2Al4C5-SiC陶瓷的SPS制備及性能研究.pdf

1、Zr-Al-C三元層狀陶瓷具有良好的力學和抗氧化性等性能，但是其在高溫條件下的抗氧化性能離應用仍有差距，因此Zr-Al-C陶瓷的使用受到了很大的限制。SiC的抗氧化性能很好，將其作為第二相添加到Zr-Al-C基體中可以改善基體的抗氧化性能；此外，SiC的強度及硬度也很高，對Zr-Al-C基體的力學性能也有較大改善。因此，制備Zr2Al4C5-SiC復合材料并對其抗氧化性能和力學性能進行研究具有重要意義。
　　本文以ZrC、Al、炭

2、黑為原材料，通過無壓燒結制得Zr2Al4C5，再往Zr2Al4C5基體中添加不同體積分數(shù)的SiC通過放電等離子燒結(SPS)制得了Zr2Al4C5-SiC復合材料。研究了不同組分材料的微觀形貌及相組成，測試了不同組分材料的力學性能，采用水淬-殘余強度法衡量材料的抗熱震性能，分析了熱震試樣的斷口形貌；對試樣引入預制壓痕，研究了氧化溫度對材料裂紋自彌合性能的影響，對氧化后試樣的微觀形貌及相組成進行了表征；研究了材料的恒溫靜態(tài)氧化性能，通過試

3、樣的單位面積增重及試樣的氧化層厚度與氧化時間的關系來衡量材料的抗氧化性能，觀察了不同氧化條件下試樣的表面形貌及斷口形貌。
　　復合材料的主相是Zr2Al4C5與SiC，同時存在ZrC及其它Zr-Al-C化合物等雜質，SiC抑制了基體晶粒的尺寸，提高了材料的致密度和力學性能。
　　隨熱震溫差的增加，各個組分材料的殘余彎曲強度先是呈下降趨勢，最后趨于不變；在同一熱震溫差下，材料的殘余彎曲強度保持率隨SiC含量增加而增加。材料的臨

4、界熱震溫差隨SiC含量的增加而升高。
　　試樣氧化層由氧化產(chǎn)物ZrO2、Al2O3和ZrSiO4、3Al2O3.2SiO2組成，這些氧化產(chǎn)物對裂紋起到填充作用，有利于材料強度的恢復，但是氧化層與材料基體之間的熱應力則不利于材料強度的恢復，在不同的氧化溫度區(qū)間內，起主導作用的因素不同，材料強度的變化規(guī)律也不同。
　　試樣單位面積增重和氧化層厚度與氧化時間的關系均遵循kp·tn形式的拋物線規(guī)律。添加10vol％SiC的Zr2Al