超高温稀土硼化物(Y_(1-x)Yb_(x))B_(6)的制备及力学性能研究

六硼化钇(YB_(6))高温下结构不稳定限制了其在超高温领域的应用,通过引入Yb元素,可形成高温稳定的(Y 1-x Yb x)B_(6)固溶体。本文以(Y_(0.5)Yb_(0.5))_(2)O_(3)和B 4C为原料采用硼/碳热还原法制备了(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_(6)粉体,通过无压烧结实现了陶瓷致密化,并结合密度泛函理论计算综合分析了材料的晶体结构、微观形貌和力学性能。结果表明,在1650℃下热处理,B 4C过量6.25%时合成的(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_(6)粉体纯度最高。在2000℃下无压烧结获得的(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_(6)陶瓷致密度为95.80%,但晶粒尺寸偏大,可达(80.71±35.51)μm。通过两步烧结法所得陶瓷致密度、晶粒尺寸、硬度和断裂韧性分别为95.47%、(14.54±6.31)μm、(14.53±1.37)GPa和(2.81±0.34)MPa·m^(1/2)。陶瓷断口处与典型的高损伤容限陶瓷Ti_(3)SiC_(2)、Hf_(3)AlN的断口形貌十分类似,表明(Y_(0.5)Yb_(0.5))B_(6)具有良好的损伤容忍度,有望提高超高温陶瓷的韧性与延性。

YB_2粉末固相反应制备工艺的研究

采用YB4与Y粉末混合压块在真空条件下固相反应的方式制备YB2粉末,并对固相反应工艺条件进行研究。研究结果表明:在真空条件下进行1 800℃×10h的固相反应,可得到纯度较高的YB2粉末。