ZrB2-Cf陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能及氧化性研究.pdf

1、ZrB2因高熔點、好的抗氧化性、高硬度、好的導(dǎo)熱性以及低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點而成為高溫結(jié)構(gòu)材料的候選材料。但陶瓷材料固有的脆性是其致命的弱點,因此本課題采用碳纖維以改善其韌性。用XRD、SEM分析其物相和組織結(jié)構(gòu)等。測試復(fù)合材料的硬度、抗彎強度和斷裂韌性,同時分析碳纖維對材料力學(xué)性能的影響。對碳纖維含量為20vol％的復(fù)合材料體系進行熱沖擊、氧化性實驗。為使纖維分散均勻,選用十二烷基磺酸鈉作為分散劑同時用超聲,然后將纖維與粉體一起濕混6小時

2、。用熱壓燒結(jié)制備復(fù)合材料,具體工藝為:將混合料從室溫以15℃/min升溫至2000℃,同時壓力緩慢升至30MPa,保溫保壓1小時后隨爐冷卻至室溫,ZrB2-SiC-Cf復(fù)合材料致密度達97%以上。XRD結(jié)果顯示燒結(jié)過程中碳纖維與基體ZrB2發(fā)生反應(yīng)生成少量ZrC。測試碳纖維含量為5vol%、10vol%、15vol%和20vol%材料的抗彎強度、斷裂韌性。韌性隨碳纖維含量的增加而增加,但強度隨含量增加變化不明顯,加入20vol%碳纖維后

3、材料的韌性為6.10MPa·m1/2是ZrB2-SiC的3.05倍,但強度低于ZrB2-SiC,并分析了材料的增韌機理。研究了碳纖維含量為20vol%復(fù)合材料在300℃、600℃和900℃的高溫強度?？疾焯祭w維含量為20vol%復(fù)合材料的抗熱沖擊性與氧化性。加入碳纖維材料的韌性提高,彈性模量和熱膨脹系數(shù)降低,因此復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)良的抗熱沖擊性?；w氧化生成ZrO2與SiO2,這些氧化物在基體與纖維表面形成一層保護膜,阻止了材料的進一步氧