二硼化锆基超高温陶瓷的制备及性能(英文)

用碳化硅(SiC)颗粒增韧二硼化锆(ZrB2)陶瓷,在氩气流中热压烧结温度为1950℃、保温1h,20MPa压力下成功制备出了致密的ZrB2/SiCp复合材料。ZrB2/SiCp复合材料的致密度随着SiC颗粒添加量的增加而增加。当SiC颗粒的体积分数(下同)为15%时,相对致密度达到100%。ZrB2/SiCp复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着SiC添加量的增加成上升趋势,当SiC颗粒的添加量在15%时同时达得最大值,分别为646MPa和8.52MPa·m1/2。SiCp的添加还提高了ZrB2/SiCp复合材料的耐氧化烧蚀性能。

干法纺丝制备二硼化锆陶瓷纤维及其表征

二硼化锆是一种很具潜力的超高温陶瓷材料。通过干法纺丝手段可以得到具有一定优良性能的二硼化锆纤维:以二硼化锆陶瓷制备中的液相前驱体转化技术为依据,采用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖和柠檬酸为原料,并利用聚乙烯醇为纺丝助剂,制得二硼化锆前驱体纺丝液,然后利用干法纺丝制得前驱体纤维,通过高温烧结制得二硼化锆陶瓷纤维。仪器分析结果如下:通过同步热分析仪(TG-DSC)分析前驱体纤维在100℃~1400℃的失重情况,发现二硼化锆纤维在1200℃左右生成;采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS),发现陶瓷纤维中二硼化锆晶形完整且含量较高;通过陶瓷纤维的X射线能谱分析(EDS)及元素分析(EA),发现纤维产物的纯度也较高;另外,扫描电镜(SEM)、单丝强度测试和热失重(TG)分析结果表明:干法纺丝制得的陶瓷纤维表面光滑,强度较好,具有一定的耐高温性。

二硼化锆基复合材料的高温氧化行为研究

二硼化锆具有优异的高温性能,常被作为超高温材料应用,为了能够得到性能优异的二硼化锆复合材料,本文研究了二硼化锆基复合材料高温氧化行为。研究结果表明:随着氧化温度的升高,Zr B2-YAG-Al2O3复合材料的氧化增重率增加,在1 100℃以下复合材料的增重率变化趋势不明显,而在1 100℃以上复合材料的增重率变化趋势较为显著,因此,1 100℃确定为Zr B2-YAG-Al2O3复合材料高温抗氧化性能的温度临界值。在一定的氧化温度条件下,Zr B2-YAG-Al2O3复合材料的氧化增重率的速率随着氧化时间的延长而降低。不论是增加增强相含量,还是改善制备条件,在使得材料致密化程度更高的情况下,都可以使得Zr B2-YAG-Al2O3复合材料的高温抗氧化能力得以提高。

固含量对二硼化锆陶瓷纤维前驱体溶液可纺性的影响(英文)

本文利用液相前驱体法制备二硼化锆（ZrB2）陶瓷纤维前驱体溶液。分别用转矩流变仪及自制干法纺丝设备研究固含量对流变性能及可纺性的影响，结果表明：前驱体溶液保持聚合物溶液的性质；随着固含量的提升，前驱体纺丝液的粘性区逐渐变窄，但总的来说较宽，适宜纺丝。另外，固含量在27．4％～31．3％之间的前驱体溶液可以纺丝，含30．89／6固含量的溶液在纺丝压力0．6MPa，纺丝温度50℃，卷绕速度3m／min条件下，可以制得连续纤维。

二硼化锆粉体的工业合成

二硼化锆材料可广泛应用于高温结构陶瓷、复合材料、电极材料、薄膜材料、耐火材料、核控制材料等领域,但二硼化锆粉体目前多为实验室合成,本工作进行了二硼化锆粉体的工业合成研究。以ZrO2、B4C、C为原料采用碳热还原法分别在真空感应炉和电弧炉中完成了二硼化锆粉体的工业合成,研究了工业合成二硼化锆粉体的反应过程、产物组成和结构以及工艺影响因素,结果表明:以ZrO2、B4C、C为原料采用碳热还原法工业合成二硼化锆粉体工艺路线可行,产品质量好,二硼化锆粉体纯度>98%(质量百分比,下同),粉体粒度为1～4μm。

二硼化锆系复合材料研究进展

ZrB2系复合材料具有高熔点、高硬度、高导热率等优良性能,是一种性能优异的高温结构材料,具有广泛的应用前景。本文概述了ZrB2基复合材料,如:ZrB2-N i,ZrB2-SiC,Z rB2/B4C-N i等的研究现状,并对其力学性能进行了评价;总结了近年来国内外在ZrB2基复合材料烧结工艺方面的研究进展。

二硼化锆陶瓷薄膜制备的初步探索

利用无机物硼酸、蔗糖、八水合氧氯化锆、柠檬酸为原料,聚乙烯醇为助剂,利用液相前驱体法制备出二硼化锆前驱体溶液,并制得前驱体薄膜,在1600℃下裂解制得ZrB2陶瓷薄膜。扫描电镜及EDS,孔径分布结果显示,制得的前驱体膜较为光滑且陶瓷薄膜致密,存在少量小于5nm的微孔。XRD及元素分析结果表明制得了较为纯净ZrB2陶瓷膜,当中存在一些碳元素,主要是由于不充分的碳热还原反应。

添加镍粉和二硼化锆防静电涂层的对比研究

对添加镍粉和二硼化锆涂层的导电性进行了对比试验 ,讨论了添加型防静电涂层的防静电机理。试验结果表明 :添加型防静电涂层导电通路的形成是导电粒子的直接接触和隧道效应综合作用的结果。

二硼化锆及其在耐火材料中应用

二硼化锆(ZrB2)具有高熔点、高硬度、高导热率等优点,是一种性能优异的高温结构材料,具有广泛的应用前景。本文从二硼化锆的性质和制备方法出发,对二硼化锆及其复合材料在各个领域,尤其在耐火材料领域的研究结果作一概述,并阐述了二硼化锆复合材料在性能和应用方面所面临的问题。

二硼化锆陶瓷材料及其制备技术

主要介绍二硼化锆陶瓷的制备技术,从二硼化锆的结构、性能到制备方法都做了综述和介绍,并对其前景和问题都

分散剂对二硼化锆粉体分散稳定性的影响

通过共沉淀法获得包覆式A12O3-Y2O3/ZrB2复合粉体并对其进行放电等离子烧结来改善ZrB2陶瓷的烧结致密度和高温抗氧化能力。为了得到很好的包覆效果,在包覆过程中,必须使得ZrB2粉体颗粒具有较好的分散稳定性。主要研究分散剂对二硼化锆粉体在水溶液中的分散稳定性影响。通过研究表明:分散剂为聚甲基丙烯酸铵(PMAA),并且当它的含量为2vol%时可以得到分散稳定性较好的二硼化锆溶浆,为改善合成更好包覆效果的包覆式A12O3-Y2O3/ZrB2复合粉体奠定基础。

二硼化锆陶瓷前驱体纤维的制备及表征

利用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖和柠檬酸为无机原料,聚乙烯醇为有机原料,采用有机、无机共混反应制得前驱体溶液,并利用干法纺丝制得前驱体纤维,通过红外光谱(IR)、差示扫描(DSC)、热失重(TG)分析表征发生的反应及产生的一系列变化,利用扫描电镜(SEM)观察纤维的形态结构。结果表明:无机成分与聚乙烯醇发生了反应并使聚乙烯醇变得稳定,制得了光滑致密的纤维,为下一步制得ZrB2陶瓷纤维做好了准备。

正硅酸乙酯改性对二硼化锆陶瓷纤维抗氧化性能的影响研究

采用有机高分子助剂——聚乙烯醇、无机小分子——八水合氧氯化锆、柠檬酸、蔗糖、硼酸,通过有机、无机共混的方法,制得了二硼化锆陶瓷前驱体纤维;同时,添加正硅酸乙酯(TEOS)制得了改性纤维,在1600℃高温下裂解,制得了陶瓷纤维。结果表明,添加TEOS对ZrB2陶瓷纤维的抗氧化性能的提升有很大的作用,且不会改变ZrB2的晶型结构,所制得的陶瓷纤维形貌较好。

纺速对二硼化锆陶瓷前驱体纤维结构和力学性能的影响

利用八水合氧氯化锆、硼酸、柠檬酸、蔗糖为无机原料,聚乙烯醇为纺丝助剂,通过混合制备出二硼化锆(ZrB2)陶瓷前驱体纤维纺丝液,利用干法纺丝法分别在不同纺速下得到ZrB2前驱体纤维.通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析ZrB2前驱体纤维的结构,利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)和纤维拉伸强度的测试结果来表征纺速对ZrB2前驱体纤维的影响.结果表明:所得到的纤维均致密且较光滑,且前驱体纤维结构随纺速提升而变得稳定;取向度随着纺速的提升而增加,直径随着纺速的提升而下降;强度随纺速的提高而增加,当纺速为350m/min时,前驱体纤维强度可达0.89GPa.

二硼化锆陶瓷增韧技术的研究进展

本文介绍了近年来二硼化锆陶瓷的增韧技术及其机制,包括弥散颗粒增韧、不同长径比相(晶须、纤维、晶片、碳纳米管等)增韧、ZrO2相变增韧、仿生结构增韧、原位反应增韧、晶须和颗粒协同增韧;展望了二硼化锆陶瓷增韧技术的未来发展趋势。

二硼化锆涂层材料的研究进展

二硼化锆因具有极强的耐高温、抗热震、抗氧化等性能,受到国内外的广泛关注。但二硼化锆涂层的制备却十分困难,相关研究较少。本文主要介绍了近年来国内外二硼化锆涂层材料的制备技术,分析了各种制备方法所存在的优缺点,并对其将来改进方向做出展望。

二硼化锆陶瓷前驱体的制备与研究

介绍了一种二硼化锆陶瓷前驱体的制备方法。首先以氧氯化锆、邻羟基苯甲醇、乙酰丙酮为单体,在三乙胺作用下发生缩聚反应,合成出一种含锆聚合物。然后将该聚合物与硼酸在溶液中共混,除去溶剂后即得到二硼化锆陶瓷前驱体。用红外光谱、核磁共振和凝胶渗透色谱对含锆聚合物进行表征,用X射线衍射对二硼化锆陶瓷前驱体的配方及裂解温度进行优化分析。结果表明,所合成的含锆聚合物是一种以Zr-O-Zr为主链、乙酰丙酮与邻羟基苯甲醇配体为侧链的线性聚合物。该聚合物具有良好的溶解性,可与硼酸以1∶1.5的质量比在丙酮/乙醇溶液中共混,从而得到二硼化锆陶瓷前驱体。该前驱体在1400℃下的惰性气氛中裂解,可生成二硼化锆陶瓷粉末,其陶瓷转化率为30%左右。

二硼化锆粉体合成研究现状与展望

二硼化锆(ZrB_(2))陶瓷的优异性能使其作为航空航天推进系统结构材料的潜力巨大。然而,其分子中的强共价键和低晶界扩散速率使ZrB_(2)烧结致密化困难,且ZrB_(2)陶瓷固有脆性大、对裂纹较为敏感、服役可靠性不高,限制了ZrB_(2)的应用。通过合成性质优良的粉体促进ZrB_(2)陶瓷烧结致密化、改善其固有脆性具有重要现实意义。减小粉体粒径、降低氧杂质含量是促进ZrB_(2)烧结致密化的关键。此外,高长径比一维粉体可有效提高基体的强韧性。因此,超细、低氧含量和一维ZrB_(2)粉体合成是近年来ZrB_(2)粉体合成领域的研究热点。合成反应原理及制备工艺决定了ZrB_(2)粉体的性质。超细粉体的合成关键在于降低反应温度,优化现有反应体系具有一定成效但限制较大,通过新反应体系可在低温下合成粒径为25~35 nm的超细粉体;ZrB_(2)中氧杂质主要是未完全反应的ZrO_(2),使反应物适度过量可有效提高反应进行程度,氧杂质含量可降至0.14%(质量分数);原位合成的一维ZrB_(2)粉体长径比不高,高长径比纤维仍主要通过静电纺丝工艺制备,但纤维产率较低,因此原位合成高长径比ZrB_(2)粉体仍是一大挑战。本文分析了元素合成、碳热还原、硼热还原、硼/碳热还原、镁热还原及铝热还原合成ZrB_(2)粉体的反应过程与原理;总结了自蔓延高温合成法、熔盐法、机械合金化、溶胶凝胶法和静电纺丝法等制备工艺的优缺点;综述了ZrB_(2)在超细、低氧含量及一维粉体合成三个方向的最新进展;分析了在ZrB_(2)粉体合成过程中影响粒径、氧杂质含量的因素及晶体生长机制,并对未来ZrB_(2)粉体合成研究进行了展望。

电感耦合等离子体发射光谱法测定二硼化锆中26种杂质

建立微波消解样品,电感耦合等离子体发射光谱法测定二硼化锆中26种杂质元素含量的方法。根据二硼化锆的化学组成对杂质检测的影响,确定了各元素最佳分析线;通过考察不同浓度的锆基体对待测元素的影响来确定最佳锆基体浓度;通过萃取法分离硼元素,消除硼对杂质检测的干扰;采用基体匹配法、多谱拟和技术消除了锆基体的干扰。在选定的仪器工作条件下,各待测元素的质量浓度与信号强度成良好的线性关系,线性相关系数均大于0.999。测定结果的相对标准偏差不大于6%(n=11),样品加标回收率为94%~101%。该方法操作简便,测定结果准确,可用于二硼化锆中26种杂质元素的测定。

二硼化锆微粉的燃烧合成方法

二硼化锆微粉的燃烧合成方法，它涉及一种二硼化锆微粉材料的合成工艺。本发明的目的是为解决已有技术存在的需要高温高热，耗能大，生产周期长、效率低、纯度不高的问题。本发明将基础原料和稀释剂进行配料，基础原料按质量分数为：二氧化锆31％～58％；硼酐0～25％；镁粉25％～44％；稀释剂为二硼化锆；