水基流延成型制备ZrB_2和ZrB_2-20vol% SiC复合材料的微观结构和抗热震性能

研究了水基流延成型和热压烧结制备的ZrB2和ZrB2-20vol% SiC(ZS20)材料的微观结构和抗热震性能.在ZS20材料中分别观察到了Zr-B-C和Zr-B-W固溶相,而在ZrB2材料中并未发现有固溶相.固溶相的形成使得晶格参数减小,因此ZS20材料中ZrB2的衍射峰向高角度偏移.采用淬火法测得ZrB2和ZS20材料的临界热震温度分别为298℃和306℃,并将实验值与理论计算值进行比较.ZrB2基体与SiC第二相及固溶相之间由于热膨胀系数的差异而在材料内部引入应力,因而ZS20材料抗热震性能的实验值低于理论计算值.

引入TaSi_2对ZrB_2-20%SiC抗氧化性能的影响

将TaSi_2引入到ZrB_2-20%SiC中得到ZrB_2-10%SiC-10%TaSi_2,并在1 000、1 200、1 500和1650℃有氧条件下分别氧化5、15和30 min。复合材料通过热压烧结法制备(1 950℃/30 MPa/30 min),并通过XRD及SEM等方法对氧化后的质量变化及微观结构进行了分析。结果表明,TaSi_2的引入提高了Zr B2-20%SiC的致密度和力学性能,但是在1 200℃以上温度氧化时,ZrB_2-10%SiC-10%TaSi_2的抗氧化性有所降低。

硼-碳热还原法合成纳米SiC-ZrB2复合陶瓷粉体

以ZrSi_2、B_4C和炭黑为原料,采取硼-碳热还原法,分别在1000、1200及1400℃温度下反应,合成纳米SiC-ZrB_2复合陶瓷粉体。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)对复合粉体的显微形貌、物相组成及晶粒尺寸进行表征;利用热力学计算分析合成过程的反应机理。结果表明:当温度为1000℃时,硼-碳热还原反应并不彻底,粉体中仍存在ZrSi_2未参与反应;当温度升高到1200℃时,反应可完全进行,合成的纳米SiC-ZrB_2复合陶瓷粉体颗粒分布均匀,SiC粒子尺寸约为40 nm,ZrB_2颗粒尺寸约为300 nm;当温度进一步升高到1400℃后,SiC-ZrB_2复合粉体中晶粒长大明显,SiC颗粒附着在ZrB_2颗粒表面,并且复合粉体出现烧结引起的密实现象。