(ZrB2-ZrO2)-BN復合材料的反應熱壓燒結及其力學性能.pdf

1、本文以h-BN粉、ZrO2粉、B4C粉（或B2O3粉）和C粉為原料，采用反應熱壓燒結工藝成功制備了(ZrB2-ZrO2)/BN復合材料，并采用了X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等分析手段和三點彎曲、單邊切口梁法等測試方法，系統(tǒng)研究了燒結助劑、燒結溫度以及ZrB2與ZrO2比例對復合材料組織結構和力學性能的影響規(guī)律。以GCr15鋼球為對磨副，探討了載荷、滑動速率以及ZrB2與ZrO2比例對復合材料摩擦系數(shù)與磨

2、損率的影響規(guī)律，初步揭示了復合材料的摩擦磨損機制。
　　以B4C為硼源，按照方程式2ZrO2+B4C+3C=2ZrB2+CO可以獲得所需要的復合材料，而以B2O3為硼源時，由于燒結過程中B2O3的揮發(fā)，不能得到設計成分的復合材料。
　　與不添加燒結助劑和添加單一燒結助劑SiO2相比，采用8％SiO2+2%X二元燒結助劑，可以實現(xiàn)復合材料的致密化。添加二元燒結助劑，采用1800℃/90min/30MPa燒結工藝制備的ZrB2/

3、BN復合材料的致密度可達96.9%，而不添加燒結助劑和只添加SiO2燒結助劑的復合材料的致密度僅為88%和84%。
　　ZrB2/BN復合材料的致密度隨燒結溫度的降低而下降，而力學性能則隨燒結溫度的降低而提高。在1800℃與1600℃燒結的ZrB2/BN復合材料的相對密度分別為96.5%和95.2%。1600℃燒結的ZrB2/BN復合材料的維氏硬度、彈性模量、抗彎強度和斷裂韌性分別為1.63GPa、120GPa、286MPa和4.

4、2MPam1/2。降低燒結溫度有利于減小BN片層與第二相顆粒尺寸，起到細晶強化作用。
　　35vol%(ZrB2-ZrO2)/BN復合材料的力學性能隨ZrB2與ZrO2比例的減小先增大后減小，ZrB2:ZrO2=2.5:1時，復合材料的綜合力學性能最佳，維氏硬度、彈性模量、抗彎強度、斷裂韌性分別達到1.74GPa、118GPa、291MPa、4.2MPa?m1/2。
　　(ZrB2-ZrO2)/BN復合材料的摩擦系數(shù)與磨損率