耐高溫材料的制備及性能研究.pdf

1、耐高溫材料已經(jīng)成為近幾年的科研熱點(diǎn),其中 ZrB2因其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)而逐漸成為了研究重點(diǎn)。上世紀(jì)60年代 ZrB2的制備工藝就已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是ZrB2具有的穩(wěn)定共價(jià)鍵使其難以燒結(jié)，在空氣中容易氧化等缺點(diǎn)已經(jīng)成為其應(yīng)用的障礙。本文在對ZrB2充分的調(diào)研基礎(chǔ)上，分別對微米級 ZrB2粉體的制備、無壓燒結(jié)和 SPS燒結(jié)對材料致密度的影響進(jìn)行了分析和探究。為了得到抗氧化性能較好的 ZrB2復(fù)合材料，本文利用 SPS燒結(jié)所得的塊體 ZrB2

2、-SiC的三層氧化結(jié)構(gòu)對材料抗氧化性能的提高進(jìn)行了研究，以及 ZrB2-SiC塊體復(fù)合材料的電學(xué)性能基礎(chǔ)進(jìn)行了分析和探究。
　　本文研究了溶膠-凝膠工藝對于制備 ZrB2粉體的影響，利用溶膠-凝膠法制備得到前驅(qū)體粉末，研磨干燥后在1550℃的高溫下煅燒得到 ZrB2粉體，在四種不同原料配比中選擇了適合實(shí)驗(yàn)條件的配比。研究發(fā)現(xiàn)，在蔗糖2.5 g，正丙醇鋯5.3 g，硼酸2.97 g的原料分配下得到了較為純凈的 ZrB2粉體，制備得到

3、的 ZrB2為10-20μm大小的棒狀顆粒；煅燒的保溫時(shí)長有助于顆粒的不規(guī)則生長。
　　本文重點(diǎn)研究了ZrB2的氧化特性，首先對ZrB2顆粒和塊體在空氣中的氧化溫度做了定量分析，實(shí)驗(yàn)表明顆粒和塊體都在600-700℃時(shí)氧化，塊體在1000℃以下為鈍化氧化，有著阻礙氧化的作用。同時(shí)在研究了其燒結(jié)性能的基礎(chǔ)上，利用燒結(jié)致密度相對較高的 ZrB2-10mol％SiC進(jìn)行了抗氧化研究，ZrB2-10mol%SiC材料隨著氧化溫度的不斷升高

4、，在材料的表面會有一層ZrO2來隔離其與空氣的聯(lián)系，能夠防止材料內(nèi)部的繼續(xù)氧化；在低溫氧化的過程中，氧化時(shí)長對于氧化的影響并不明顯。ZrB2-10mol%SiC材料在高溫氧化中，由于 B2O3的揮發(fā)性將會形成三層的塊狀結(jié)構(gòu)，第一層為SiO2和ZrO2的保護(hù)層，第二層為SiO2和ZrO2以及ZrB2-SiC的混合層以及第三層的ZrB2-SiC材料層。
　　同時(shí)利用 SPS燒結(jié)所得的 ZrB2樣品，研究了ZrB2材料的電學(xué)特性，實(shí)驗(yàn)表