原位合成Zr-Al-C化合物增韌ZrB2-SiC復相陶瓷的SPS制備及其機械性能研究.pdf

1、ZrB2-SiC陶瓷具有高熔點,高抗氧化,低密度等諸多優(yōu)點,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合來提高復合材料的韌性。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)合成機理。然后通過球磨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工藝對陶瓷性能的影響及Zr-Al-C增韌ZrB2-SiC的機理。
　　 首先以Zr、Al和石墨為原料,通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)反應(yīng)合成了Zr2Al3C4陶瓷。通過對樣品在SPS過程中的收縮數(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、時間、加熱速率等對合成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)的開始溫度。燒結(jié)溫度的提高有助于Zr3Al3C5向Zr2Al3C4的轉(zhuǎn)化,而延長保溫時間對其轉(zhuǎn)換影響較小,加熱速率的快慢對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

4、間、轉(zhuǎn)速、介質(zhì)等對制備的粉體粒度和包裹效果的影響,通過TEM分析可知機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SPS原位反應(yīng)合成了ZrB2/SiC/Zr-Al-C復相陶瓷,研究了Zr/Al比,燒結(jié)溫度,Zr-Al-C含量等對復相陶瓷物相、顯微結(jié)構(gòu)和機械性能的影響,分析了Zr-Al-C層狀結(jié)構(gòu)增韌ZrB2-SiC復相陶瓷的機理。結(jié)果表明:隨著包覆粉體中Al量的增