ZrO2p(3Y)-BN-SiO2陶瓷復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、本文以h-BN、非晶SiO2、ZrO2粉體為原料，在不同燒結(jié)溫度條件下熱壓燒結(jié)制備了不同組分的ZrO2p(3Y)/BN-SiO2陶瓷復(fù)合材料。利用XRD、SEM、TEM等分析手段和三點(diǎn)彎曲、單邊切口法、淬水熱震和等離子體發(fā)動機(jī)等離子體羽流侵蝕等技術(shù)，系統(tǒng)研究了燒結(jié)溫度和ZrO2含量對其顯微組織、力學(xué)性能、熱學(xué)性能、抗熱震性能和抗等離子體侵蝕性能的影響規(guī)律及機(jī)理。
　　結(jié)果表明，經(jīng)熱壓燒結(jié)制備的陶瓷復(fù)合材料中，主要由h-BN、(m-

2、ZrO2+t-ZrO2)和非晶SiO2組成，未發(fā)現(xiàn)引起材料性能下降的ZrSiO4相生成。h-BN晶粒為層片狀，大量片層狀BN的周圍填充著非晶SiO2，同時還能看到少量的ZrO2顆粒。隨ZrO2含量的增加，復(fù)合材料中t-ZrO2的相對含量逐漸增加。
　　隨著燒結(jié)溫度提高，復(fù)合材料的致密度提高，最高達(dá)到97.5％。復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度、彈性模量和斷裂韌性也隨燒結(jié)溫度的提高而增大的，1800℃燒結(jié)的材料可以達(dá)到229.9MPa、60.8G

3、Pa和3.55MPa·m1/2；隨ZrO2含量的增加，復(fù)合材料的致密度、抗彎強(qiáng)度、彈性模量增加，ZrO2體積含量為20%時，其數(shù)值分別為96.63%、320.6MPa、92.3GPa，而復(fù)合材料的斷裂韌性則呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，ZrO2體積含量為15%時達(dá)到最大值3.6MPa·m1/2。
　　隨燒結(jié)溫度的提高和ZrO2含量的降低，復(fù)合材料熱擴(kuò)散系數(shù)和熱導(dǎo)率逐漸升高；燒結(jié)溫度對材料的熱膨脹系數(shù)影響不大，而ZrO2含量的增加則使復(fù)合

4、材料熱膨脹系數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢。該系陶瓷復(fù)合材料熱震后強(qiáng)度均有所降低，隨燒結(jié)溫度的提高，復(fù)合材料的抗熱震性有大幅度的升高，燒結(jié)溫度為1800℃時，1100℃溫差熱震后的殘余抗彎強(qiáng)度仍能保持其原始抗彎強(qiáng)度的79.3%。
　　ZrO2p(3Y)/BN-SiO2陶瓷復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的抗等離子體侵蝕性能，隨燒結(jié)溫度的提高，材料的抗等離子體侵蝕性能逐漸提高，1800℃燒結(jié)的復(fù)合材料其侵蝕速率為8.03×10-3mm/h；ZrO2含量增加，材