原位合成Zr-Al-C化合物增韌ZrB2-SiC復(fù)相陶瓷的SPS制備及其機(jī)械性能研究.pdf

1、ZrB2-SiC陶瓷具有高熔點(diǎn),高抗氧化,低密度等諸多優(yōu)點(diǎn),在超高溫環(huán)境下,特別是航空航天,軍事等領(lǐng)域有著重要作用。但是ZrB2-SiC材料韌性不高制約了其進(jìn)一步應(yīng)用。Zr-Al-C系列化合物也是一種超高溫材料,具有特殊的微觀層狀結(jié)構(gòu),可作為增韌相與其它材料復(fù)合來(lái)提高復(fù)合材料的韌性。本文以Zr、Al、C為原料反應(yīng)合成了Zr2Al3C4化合物,研究了其SPS反應(yīng)合成機(jī)理。然后通過(guò)球磨Zr、Al和ZFB2制備出Zr-Al及其合金包裹ZrB2

2、粉體,以包裹粉體和SiC、C為原料,SPS原位反應(yīng)合成Zr-Al-C層狀化合物增韌的ZrB2-SiC陶瓷,研究了SPS工藝對(duì)陶瓷性能的影響及Zr-Al-C增韌ZrB2-SiC的機(jī)理。
　　 首先以Zr、Al和石墨為原料,通過(guò)放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)反應(yīng)合成了Zr2Al3C4陶瓷。通過(guò)對(duì)樣品在SPS過(guò)程中的收縮數(shù)據(jù)及物相組成的分析,探討了SPS工藝下Zr-Al-C系列的反應(yīng)歷程,研究了燒結(jié)溫度、時(shí)間、加熱速率等對(duì)合成Zr-Al

3、-C化合物的影響,結(jié)果表明:SPS有助于降低體系內(nèi)各種反應(yīng)的開(kāi)始溫度。燒結(jié)溫度的提高有助于Zr3Al3C5向Zr2Al3C4的轉(zhuǎn)化,而延長(zhǎng)保溫時(shí)間對(duì)其轉(zhuǎn)換影響較小,加熱速率的快慢對(duì)Al與Zr之間的反應(yīng)有影響,從而影響到Al的熔融與聚集,快的加熱速率能夠減弱熔融Al的滲透與聚集,從而能夠得到成分分布較均勻的Zr-Al-C化合物。
　　 以Zr、Al、ZrB2粉體為原料,采用球磨制備了Zr-Al及其合金包裹ZrB2粉體,研究了球磨時(shí)

4、間、轉(zhuǎn)速、介質(zhì)等對(duì)制備的粉體粒度和包裹效果的影響,通過(guò)TEM分析可知機(jī)械球磨方法可以得到Zr/AlZrB2粉體。
　　 以Zr-Al及其合金包覆ZrB2粉體、SiC、C為原料,通過(guò)SPS原位反應(yīng)合成了ZrB2/SiC/Zr-Al-C復(fù)相陶瓷,研究了Zr/Al比,燒結(jié)溫度,Zr-Al-C含量等對(duì)復(fù)相陶瓷物相、顯微結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的影響,分析了Zr-Al-C層狀結(jié)構(gòu)增韌ZrB2-SiC復(fù)相陶瓷的機(jī)理。結(jié)果表明:隨著包覆粉體中Al量的增