ZrB2-SiC超高溫陶瓷注漿成型工藝及材料性能的研究.pdf

1、硼化鋯(ZrB2)作為一種典型的超高溫陶瓷材料，主要應(yīng)用于超音速飛行器的頭錐前緣、密封面及機(jī)翼前緣等異形部位。制備ZrB2陶瓷常用的方法有熱壓燒結(jié)、等靜壓成型-無壓燒結(jié)、干壓成型-無壓燒結(jié)。采用以上方法只能得到形狀簡單的陶瓷制品，而且ZrB2陶瓷強(qiáng)度大、硬度高，對(duì)陶瓷進(jìn)行精密加工非常困難。因此本課題采用注漿成型-無壓燒結(jié)技術(shù)制備ZrB2-SiC超高溫陶瓷，此方法有利于得到形狀復(fù)雜的ZrB2陶瓷制品。實(shí)驗(yàn)確定了ZrB2與SiC的最佳體積比

2、，研究了pH、分散劑(PEI)用量、球磨參數(shù)等對(duì)料漿性能的影響，并對(duì)注漿成型制備出的超高溫陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、高溫強(qiáng)度、抗燒蝕性等進(jìn)行了測(cè)試與表征。
　　 在確定ZrB2與SiC最佳體積比的過程中，同時(shí)研究了球磨時(shí)間對(duì)ZrB2粉體粒徑的影響。隨著球磨時(shí)間的延長，ZrB2顆粒粒徑逐漸減小，并確定ZrB2粉體的最佳球磨時(shí)間為6h，所制備出的ZrB2粉體的平均粒徑為1.32μm;確定ZrB2與SiC最佳體積比為80∶20，所制備出的超高溫

3、陶瓷的密度為5.33 g/cm3、彎曲強(qiáng)度為233 MPa、斷裂韌性為4.94MPa·m1/2。
　　 配制料漿的過程中，研究了pH、分散劑(PEI)用量、球磨轉(zhuǎn)速、球料比及球的級(jí)配、固含量和坯體增強(qiáng)劑(GA-472)用量對(duì)料漿性能的影響。研究結(jié)果表明:在混合粉ZrB2與SiC體積比為80∶20時(shí)，pH=11、分散劑加入量為混合粉體的0.3 vol％、球磨轉(zhuǎn)速為400 r/min、球料比為1∶1、球的級(jí)配為大球小球各一半（所用球

4、分別為Φ30 mm和Φ10mm的Si3N4球）、固含量為55 vol％、坯體增強(qiáng)劑用量為混合粉體的0.2 vol％，所制備料漿的性能最好。
　　 論文中研究了注漿成型制備出試樣的彎曲強(qiáng)度與溫度的關(guān)系，當(dāng)測(cè)試溫度從室溫升溫至900℃的過程中，超高溫陶瓷的彎曲強(qiáng)度經(jīng)歷了升高、基本保持不變、下降三個(gè)階段。在研究線燒蝕率、質(zhì)量燒蝕率、中心區(qū)域厚度及燒蝕后彎曲強(qiáng)度隨燒蝕時(shí)間的變化的過程中發(fā)現(xiàn)，燒蝕時(shí)間小于50s時(shí)，試樣的質(zhì)量及中心區(qū)域厚度