ZrB_(2)–SiC–Zr_(2)Al_(4)C_(5)复相陶瓷烧结反应机理与高温氧化行为

ZrB_(2)基复相陶瓷在超高温领域有着重大应用潜力,但其韧性低、抗氧化性差限制了其实际应用。以Zr、B4C、Al、C和Si粉为原料,采用反应放电等离子体烧结制备出ZrB_(2)–SiC–Zr_(2)Al_(4)C_(5)复相陶瓷,研究了反应过程和反应机理,探究了Zr_(2)Al_(4)C_(5)含量和氧化温度对复相陶瓷高温氧化行为的影响,揭示了其抗氧化机制。结果表明:900℃时,B4C和Zr反应开始生成ZrB_(2);1100℃开始生成SiC;1400℃时反应初期形成的Zr3Al3C5与ZrC及Al4C3生成了Zr_(2)Al_(4)C_(5);但随着温度继续升高Zr_(2)Al_(4)C_(5)则会转化为Zr3Al4C6。复相陶瓷氧化后主要物相为ZrO_(2)、ZrSiO_(4)和铝硅酸盐以及SiO_(2)玻璃相;随着Zr_(2)Al_(4)C_(5)含量的增加,氧化层表面呈现出凹凸不平、疏松多孔,存在明显的长条状晶粒和不均匀分布的玻璃相。本工作为深化对ZrB_(2)–SiC基复相陶瓷的高温氧化行为的理解提供了实验依据,为开发高性能ZrB_(2)–SiC基高温复相陶瓷提供了实验与理论支持。