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Microstructure and Oxidation Behavior of ZrB_(2)-SiC Ceramics Fabricated by Tape Casting and Reactive Melt Infiltration
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作者 TAN Min CHEN Xiaowu +5 位作者 YANG Jinshan ZHANG Xiangyu KAN Yanmei ZHOU Haijun XUE Yudong DONG Shaoming 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期955-964,共10页
ZrB_(2)-based ceramics typically necessitate high temperature and pressure for sintering,whereas ZrB_(2)-SiC ceramics can be fabricated at 1500℃using the process of reactive melt infiltration with Si.In comparison to... ZrB_(2)-based ceramics typically necessitate high temperature and pressure for sintering,whereas ZrB_(2)-SiC ceramics can be fabricated at 1500℃using the process of reactive melt infiltration with Si.In comparison to the conventional preparation method,reactive synthesis allows for the more facile production of ultra-high temperature ceramics with fine particle size and homogeneous composition.In this work,ZrSi_(2),B4C,and C were used as raw materials to prepare ZrB_(2)-SiC via combination of tape casting and reactive melt infiltration herein referred to as ZBC ceramics.Control sample of ZrB_(2)-SiC was also prepared using ZrB_(2) and SiC as raw materials through an identical process designated as ZS ceramics.Microscopic analysis of both ceramic groups revealed smaller and more uniformly distributed particles of the ZrB_(2) phase in ZBC ceramics compared to the larger particles in ZS ceramics.Both sets of ceramics underwent cyclic oxidation testing in the air at 1600℃for a cumulative duration of 5 cycles,each cycle lasting 2 h.Analysis of the oxidation behavior showed that both ZBC ceramics and ZS ceramics developed a glassy SiO_(2)-ZrO_(2) oxide layer on their surfaces during the oxidation.This layer severed as a barrier against oxygen.In ZBC ceramics,ZrO_(2) is finely distributed in SiO_(2),whereas in ZS ceramics,larger ZrO_(2) particles coexist with glassy SiO_(2).The surface oxide layer of ZBC ceramics maintains a dense structure because the well-dispersed ZrO_(2) increases the viscosity of glassy SiO_(2),preventing its crystallization during the cooling.Conversely,some SiO_(2) in the oxide layer of ZS ceramics may crystallize and form a eutectic with ZrO_(2),leading to the formation of ZrSiO_(4).This leads to cracking of the oxide layer due to differences in thermal expansion coefficients,weakening its barrier effect.An analysis of the oxidation resistance shows that ZBC ceramics exhibit less increase in oxide layer thickness and mass compared to ZS ceramics,suggesting superior oxidation resistance of ZBC ceramics. 展开更多
关键词 ultra-high temperature ceramic zrb2-sic oxidation behavior reactive melt infiltration
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CeO_(2)/MoSi_(2)改性ZrB_(2)-SiC陶瓷的烧结性能及耐烧蚀性能
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作者 方婉娴 曾晨 +3 位作者 张泽 张明瑜 黄启忠 高莹 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第5期1937-1949,共13页
无压烧结ZrB_(2)-SiC陶瓷可制备复杂形状构件,但致密化难且耐烧蚀性能有待提高,因此亟需研究能够改善陶瓷致密化的有效烧结助剂。本文采用CeO_(2)和MoSi_(2)为烧结助剂,在1850℃无压烧结1 h条件下制备了ZrB_(2)-SiC陶瓷,研究了CeO_(2)和... 无压烧结ZrB_(2)-SiC陶瓷可制备复杂形状构件,但致密化难且耐烧蚀性能有待提高,因此亟需研究能够改善陶瓷致密化的有效烧结助剂。本文采用CeO_(2)和MoSi_(2)为烧结助剂,在1850℃无压烧结1 h条件下制备了ZrB_(2)-SiC陶瓷,研究了CeO_(2)和MoSi_(2)对ZrB_(2)-SiC陶瓷烧结性能和耐烧蚀性能的影响。结果表明,当5%(体积分数)的烧结助剂中CeO_(2)和MoSi_(2)体积比为1∶1时,ZrB_(2)-SiC陶瓷的烧结性能、耐烧蚀性能最佳。烧结助剂在烧结过程中形成Ce-Mo液相,陶瓷颗粒在液相的表面张力下重排和传质,Ce-Mo液相促进陶瓷颗粒在毛细力下形成烧结颈,填充于陶瓷颗粒的间隙中,并在降低陶瓷晶粒的晶界能时促进致密化进程,最终获得无压烧结密度为5.02 g/cm^(3)、相对密度为89.71%、维氏硬度为14.04 GPa的ZrB_(2)-SiC陶瓷。相对于未添加烧结助剂时,实际密度提高了53%,维氏硬度提高了43%。在烧蚀过程中,烧结助剂适量补充SiO_(2)后可促进黏度适宜的玻璃相自愈合,并提高ZrO_(2)的稳定性,使ZrB_(2)-SiC陶瓷具有最好的耐烧蚀性能,此时ZrB_(2)-SiC陶瓷质量烧蚀率为-1.62 mg/s,线烧蚀率为0.33μm/s。 展开更多
关键词 zrb_(2)-sic CeO_(2)/MoSi_(2)改性 烧结性能 耐烧蚀性能 无压烧结 注浆成型
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振荡热压烧结ZrB_(2)-SiC陶瓷的力学性能
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作者 李冰 赵科 +1 位作者 刘佃光 刘金铃 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第13期100-105,112,共7页
采用振荡热压烧结(HOP)和热压烧结(HP)工艺制备了ZrB_(2)-SiC陶瓷,研究了振荡压力对ZrB_(2)-SiC陶瓷致密化及力学性能的影响。结果表明,与采用HP工艺制备ZrB_(2)-SiC陶瓷相比,HOP工艺的致密化速率有显著提升;ZrB_(2)与SiC两相界面结合良... 采用振荡热压烧结(HOP)和热压烧结(HP)工艺制备了ZrB_(2)-SiC陶瓷,研究了振荡压力对ZrB_(2)-SiC陶瓷致密化及力学性能的影响。结果表明,与采用HP工艺制备ZrB_(2)-SiC陶瓷相比,HOP工艺的致密化速率有显著提升;ZrB_(2)与SiC两相界面结合良好;HOP工艺制备的ZS30样品的硬度和断裂韧性分别达到了21.1 GPa和7.3 MPa·m^(1/2),较采用HP工艺在相同烧结参数下制备的试样有大幅提升。HOP在制备高性能ZrB_(2)-SiC陶瓷方面展现出良好发展前景。 展开更多
关键词 超高温陶瓷(UHTCs) zrb_(2) 烧结 致密化 力学性能
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The Coupled Thermo-Chemo-Mechanical Peridynamics for ZrB_(2) Ceramics Ablation Behavior
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作者 Yuanzhe Li Qiwen Liu +1 位作者 Lisheng Liu Hai Mei 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2023年第4期417-439,共23页
The ablation of ultra-high-temperature ceramics(UTHCs)is a complex physicochemical process including mechanical behavior,temperature effect,and chemical reactions.In order to realize the structural optimization and fu... The ablation of ultra-high-temperature ceramics(UTHCs)is a complex physicochemical process including mechanical behavior,temperature effect,and chemical reactions.In order to realize the structural optimization and functional design of ultra-high temperature ceramics,a coupled thermo-chemo-mechanical bond-based peridynamics(PD)model is proposed based on the ZrB_(2) ceramics oxidation kinetics model and coupled thermomechanical bond-based peridynamics.Compared with the traditional coupled thermo-mechanical model,the proposedmodel considers the influenceof chemical reactionprocessonthe ablation resistanceof ceramicmaterials.In order to verify the reliability of the proposed model,the thermo-mechanical coupling model,damage model and oxidation kinetic model are established respectively to investigate the applicability of the proposedmodel proposed in dealing with thermo-mechanical coupling,crack propagation,and chemical reaction,and the results show that the model is reliable.Finally,the coupled thermo-mechanical model and coupled thermo-chemo-mechanical model are used to simulate the crack propagation process of the plate under the thermal shock load,and the results show that the oxide layer plays a good role in preventing heat transfer and protecting the internal materials.Based on the PD fully coupled thermo-mechanical model,this paper innovatively introduces the oxidation kinetic model to analyze the influence of parameter changes caused by oxide layer growth and chemical growth strain on the thermal protection ability of ceramics.The proposed model provides an effective simulation technology for the structural design of UTHCs. 展开更多
关键词 zrb_(2)ceramics ablation coupled thermo-chemo-mechanic peridynamics model oxide layer
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纳米和微米ZrB_(2)-SiC粉末对涂层抗烧蚀性能的影响
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作者 张一 李文生 安国升 《兰州交通大学学报》 CAS 2023年第4期113-119,共7页
310S耐热不锈钢因具有抗氧化、耐腐蚀等优良性能的同时,亦具有良好的耐高温性能,在工业中得到较为广泛的应用。但在高温高速焰流冲刷等极端环境下的氧化失效限制了其实际应用。表面涂层技术是提升基体耐高温、耐烧蚀能力的有效手段。选... 310S耐热不锈钢因具有抗氧化、耐腐蚀等优良性能的同时,亦具有良好的耐高温性能,在工业中得到较为广泛的应用。但在高温高速焰流冲刷等极端环境下的氧化失效限制了其实际应用。表面涂层技术是提升基体耐高温、耐烧蚀能力的有效手段。选用纳米团聚粉末和常规微米ZrB_(2)-SiC粉末,利用超音速等离子喷涂在310S耐热不锈钢基体上制备以CoCrAlYTa为粘结层、ZrB_(2)-SiC为陶瓷层的复合涂层,对两种涂层分别进行了氧-乙炔高温烧蚀试验。采用XRD、EDS、SEM分析涂层组织结构。结果表明:纳米团聚粉末(n-ZS)涂层表面孔隙和微裂纹较微米商用粉末(m-ZS)涂层大幅减少,涂层更为致密;m-ZS涂层的耐烧蚀时长达600 s,较n-ZS涂层耐烧蚀时长提升12倍左右。 展开更多
关键词 超音速等离子喷涂 zrb_(2)-sic复合涂层 抗烧蚀性能
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溶胶凝胶、碳热/硼热还原法制备ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体 被引量:1
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作者 周哲 夏大旺 +2 位作者 李智 廖桓毅 金鑫 《粉末冶金材料科学与工程》 2023年第3期223-232,共10页
以氧氯化锆(ZrOCl_(2)·8H_(2)O)、硼酸(H_(3)BO_(3))、水合氯化镧(LaCl_(3)·7H_(2)O)、正规酸乙酯(TESO)和葡萄糖(C_(6)H_(12)O_(6))为主要原料,以聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶凝胶法和碳热/硼热还原工艺制备ZrB_(2)-SiC-L... 以氧氯化锆(ZrOCl_(2)·8H_(2)O)、硼酸(H_(3)BO_(3))、水合氯化镧(LaCl_(3)·7H_(2)O)、正规酸乙酯(TESO)和葡萄糖(C_(6)H_(12)O_(6))为主要原料,以聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶凝胶法和碳热/硼热还原工艺制备ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体。利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和差示扫描量热分析等对ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)粉体进行表征,研究烧结温度、原料配比对复相粉体合成过程的影响。结果表明,当原料中n(Zr)∶n(B)∶n(Si)∶n(La)∶n(C)=1∶3∶0.7∶0.16∶8时,在氩气气氛中1500℃保温2 h,可合成高纯ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体。颗粒平均粒径为300 nm,其中ZrB_(2)相为六方晶系,SiC相和LaB_(6)相为立方晶系,三元微晶平均尺寸为33.2 nm。 展开更多
关键词 zrb_(2)-sic-LaB_(6) 溶胶凝胶 碳热/硼热还原 超细复相粉体 超高温陶瓷
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Effect of nano-graphite on mechanical properties and oxidation resistance of ZrB_(2)-SiC-graphite electrode ceramics
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作者 Bo-lin Yang Chang-liu Kuang +3 位作者 Zheng-long Liu Chao Yu Cheng-ji Deng Jun Ding 《Journal of Iron and Steel Research International》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第6期1502-1513,共12页
ZrB_(2)-based ceramic composites were prepared by spark plasma sintering using ZrB_(2) powder prepared by molten salt method as raw material and SiC and nano-graphite as additives.The effects of nano-graphite addition... ZrB_(2)-based ceramic composites were prepared by spark plasma sintering using ZrB_(2) powder prepared by molten salt method as raw material and SiC and nano-graphite as additives.The effects of nano-graphite addition on the physical properties and oxidation resistance of ZrB_(2)-based ceramic samples were investigated.The results show that the addition of an appropriate amount of nano-graphite can effectively improve the density of ZrB_(2)-based ceramic composites and improve the physical properties of the materials.The flexural strength of the ceramic sample with 8 vol.%nano-graphite reached 418.54 MPa,which was 53.14% higher than that of ZrB_(2)-SiC ceramic material(273.31 MPa),and its oxidation resistance was also significantly improved.It demonstrats that the addition of an appropriate amount of nano-graphite can effectively improve the physical properties and oxidation resistance of ZrB_(2)-SiC ceramic composites.Via prolonging its service life in application and promoting the development of ZrB_(2)-based ceramic composites,it is of great significance for clean steel smelting. 展开更多
关键词 zrb_(2)-sic-graphite electrode ceramic zrb_(2)-based ceramic composite NANO-GRAPHITE Physical property Oxidation resistance
原文传递
原位反应烧结Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物增韧ZrB_(2)-SiC复相陶瓷的制备工艺及力学性能 被引量:1
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作者 郭启龙 王晓庆 +3 位作者 王璟 裴军军 李俊国 张联盟 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期6065-6070,共6页
ZrB_(2)-SiC复相陶瓷在超高温领域具有重要的应用前景,但韧性低限制了其应用。本工作通过原位反应烧结制备出Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物增韧ZrB_(2)-SiC复相陶瓷,研究了Zr/Al物质的量比和烧结工艺对复相陶瓷的烧结性能、显微结构和力学性... ZrB_(2)-SiC复相陶瓷在超高温领域具有重要的应用前景,但韧性低限制了其应用。本工作通过原位反应烧结制备出Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物增韧ZrB_(2)-SiC复相陶瓷,研究了Zr/Al物质的量比和烧结工艺对复相陶瓷的烧结性能、显微结构和力学性能的影响。结果表明:随着Zr/Al物质的量比的减小,原位反应合成的Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物逐渐增多;随着烧结温度的升高,Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物逐渐反应合成;随着烧结压力的增加和保温时间的延长,复相陶瓷主要相成分为ZrB_(2)、SiC和Zr_(2)Al_(4)C_(5),开气孔率呈现下降的趋势,断裂韧性呈现先增加后降低的趋势。采用Zr/Al物质的量比2∶6、烧结温度1800℃、烧结压力20 MPa、保温时间3 min,通过SPS原位反应烧结制备的Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物增韧ZrB_(2)-SiC复相陶瓷,其断裂韧性可达(5.26±0.37)MPa·m 1/2;韧化机理主要包括裂纹偏折、裂纹桥接、裂纹分叉以及层状Zr_(2)Al_(4)C_(5)晶粒拔出等能量耗散机制。 展开更多
关键词 zrb_(2)-sic陶瓷 Zr/Al配比 烧结工艺
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Nb和TiB_(2)对ZrB_(2)基复合陶瓷材料组织及性能的影响
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作者 周倩 刘浩 +3 位作者 王周福 马妍 邓承继 尚佳琪 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期430-435,共6页
利用气压辅助烧结法制备ZrB_(2)基复合陶瓷材料,借助力学性能测试、XRD、SEM等探究了添加Nb与TiB_(2)对所制材料烧结行为、力学性能及抗氧化能力的影响。结果表明,金属Nb在烧结过程中发生塑性形变促使ZrB_(2)颗粒重排,同时破坏B—B共价... 利用气压辅助烧结法制备ZrB_(2)基复合陶瓷材料,借助力学性能测试、XRD、SEM等探究了添加Nb与TiB_(2)对所制材料烧结行为、力学性能及抗氧化能力的影响。结果表明,金属Nb在烧结过程中发生塑性形变促使ZrB_(2)颗粒重排,同时破坏B—B共价键促进物质扩散,改善了材料的烧结及力学性能,但也造成材料高温抗氧化性能下降。进一步引入TiB_(2)能提高陶瓷材料的力学性能,且反应生成的ZrTiO4有利于形成抗氧化保护层以提高材料的高温抗氧化能力。 展开更多
关键词 zrb_(2)基复合陶瓷材料 气压辅助烧结 NB TiB_(2) 抗氧化性能
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ZrB_2-SiC超高温陶瓷非晶钎焊界面组织与力学性能研究 被引量:1
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作者 王刚 王国超 +1 位作者 黄仲佳 何汝杰 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期465-470,共6页
采用Cu_(39.37)Ti_(32.19)Zr_(19.38)Ni_(9.06)(原子比)非晶态钎料对ZrB_2-SiC超高温陶瓷进行钎焊。通过X射线衍射、扫描电镜、万能试验机对钎料的微观结构以及钎焊接头形貌、析出相和室温力学性能进行系统分析。结果表明:在一定钎焊温... 采用Cu_(39.37)Ti_(32.19)Zr_(19.38)Ni_(9.06)(原子比)非晶态钎料对ZrB_2-SiC超高温陶瓷进行钎焊。通过X射线衍射、扫描电镜、万能试验机对钎料的微观结构以及钎焊接头形貌、析出相和室温力学性能进行系统分析。结果表明:在一定钎焊温度下,随钎焊时间的增加,接头剪切强度逐渐减小,且伴随裂纹的出现。在钎焊温度1183 K,钎焊时间30 min时获得的剪切强度最高,约为160 MPa。润湿性实验表明该非晶钎料在ZrB_2-SiC陶瓷表面的润湿性良好。接头剪切强度与钎料和母材之间的反应层厚度有关,通过计算得出反应层厚度形成的激活能Q和反应层生长速度A_0,建立了反应层生长规律的表达式。 展开更多
关键词 zrb_2-sic超高温陶瓷 非晶钎焊 结合强度 反应层厚度
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锆英石碳热还原制备ZrB_(2)-ZrO_(2)-SiC复合粉体 被引量:1
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作者 周超杰 张磊 +3 位作者 赵飞 贾全利 刘新红 钟香崇 《耐火材料》 CAS 北大核心 2022年第1期20-23,28,共5页
以锆英石、硼酸和炭黑为原料,在流通氩气气氛中于1500℃煅烧制备ZrB_(2)-ZrO_(2)-SiC复合粉体,研究了保温时间(分别为3、6和9 h)和添加剂AlF_(3)添加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)对合成产物物相组成和显微结构的... 以锆英石、硼酸和炭黑为原料,在流通氩气气氛中于1500℃煅烧制备ZrB_(2)-ZrO_(2)-SiC复合粉体,研究了保温时间(分别为3、6和9 h)和添加剂AlF_(3)添加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)对合成产物物相组成和显微结构的影响。结果表明:1)将锆英石在流通氩气气氛中于1500℃碳热还原可制备ZrB_(2)-ZrO_(2)-SiC复合粉体;ZrB_(2)、ZrO_(2)呈粒状,SiC呈纤维状。2)随着保温时间的延长,ZrB_(2)的量逐渐增多,m-ZrO_(2)和SiC的量均逐渐减少,非氧化物ZrB_(2)、SiC、ZrC的总量逐渐增多。3)与未添加AlF_(3)的试样相比,添加0.5%(w)AlF_(3)的试样中m-ZrO_(2)量显著减少,ZrB_(2)的量显著增多,SiC的量有所减少;但随着AlF_(3)添加量从0.5%(w)增加到2.5%(w),m-ZrO_(2)的量逐渐增多,ZrB_(2)的量逐渐减少,SiC的量变化不大;AlF_(3)的适宜添加量应为0.5%(w)。 展开更多
关键词 锆英石 碳热还原 zrb_(2)-ZrO_(2)-sic复合粉体 显微结构
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AgCu/泡沫Cu/AgCu复合钎料对ZrB_(2)-SiC/Inconel 600合金钎焊接头组织与性能的影响 被引量:3
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作者 蔡颖军 王刚 +2 位作者 檀财旺 王秒 赵禹 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期72-81,共10页
陶瓷与金属由于其差异较大的热膨胀系数易导致接头残余应力较大,研究者们采用添加中间层方式,成功降低了接头残余应力。本工作采用AgCu/泡沫Cu/AgCu复合钎料对ZrB_(2)-SiC陶瓷与Inconel 600镍基合金进行真空钎焊,系统研究了泡沫Cu厚度... 陶瓷与金属由于其差异较大的热膨胀系数易导致接头残余应力较大,研究者们采用添加中间层方式,成功降低了接头残余应力。本工作采用AgCu/泡沫Cu/AgCu复合钎料对ZrB_(2)-SiC陶瓷与Inconel 600镍基合金进行真空钎焊,系统研究了泡沫Cu厚度对钎焊接头组织和性能的影响。结果表明:所获得的钎焊接头无明显缺陷,焊缝均由Ag_(ss),Cu_(ss)和(Cr,Fe)_(7)C_(3)三种相组成。剪切性能测试表明:添加泡沫Cu中间层获得的接头性能高于未添加泡沫Cu得到的接头,且随着泡沫Cu厚度的增加,焊缝中泡沫Cu骨架结构增多,钎焊接头强度呈先增大后减小的变化趋势。当泡沫Cu厚度为1 mm时,接头获得最优的剪切强度,达到72.5 MPa。通过ABAQUS有限元分析软件对接头残余应力进行分析,添加泡沫Cu钎焊时,接头金属侧残余应力降低了50.6 MPa,ZrB_(2)-SiC侧降低了110.3 MPa,进一步证明添加泡沫Cu能够有效缓解钎焊接头残余应力。 展开更多
关键词 zrb_(2)-sic陶瓷 钎焊 显微组织 剪切强度 残余应力
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放电等离子烧结制备ZrB_(2)-SiC超高温陶瓷的力学性能及氧化行为 被引量:4
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作者 何慧娟 闫晓杰 +3 位作者 树学峰 肖革胜 郝鑫 李志刚 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期62-69,共8页
在服役环境中,超高声速飞行器表面与空气剧烈摩擦导致温度极高。超高温陶瓷相较于一般陶瓷而言具有高熔点和良好的抗氧化烧蚀性能,是目前极具前景的热防护材料之一。采用放电等离子两步烧结工艺将ZrB2纳米粉末和SiC粉末在1700℃下制备... 在服役环境中,超高声速飞行器表面与空气剧烈摩擦导致温度极高。超高温陶瓷相较于一般陶瓷而言具有高熔点和良好的抗氧化烧蚀性能,是目前极具前景的热防护材料之一。采用放电等离子两步烧结工艺将ZrB2纳米粉末和SiC粉末在1700℃下制备超高温陶瓷材料ZrB2-20%SiC,通过纳米压痕微观实验、三点弯实验研究其力学性能及其在高温环境下的氧化行为,着重分析1000、1200、1400和1600℃4种不同氧化温度下ZrB2-20%SiC超高温陶瓷的氧化表面、氧化截面和氧化层厚度。结果表明:ZrB2-20%SiC超高温陶瓷的硬度为18 GPa,弹性模量为541 GPa,断裂韧性为5.7 MPa·m1/2;当氧化温度为1600℃时,超高温陶瓷内部的SiC由被动氧化转变为主动氧化,并且随着氧化温度升高,超高温陶瓷氧化层厚度与氧化温度呈正相关。 展开更多
关键词 zrb_(2)-sic 超高温陶瓷 放电等离子烧结 力学性能 氧化行为
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掺杂相对ZrB_(2)陶瓷涂层抗激光烧蚀性能的影响
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作者 贺敏波 任伟艳 +2 位作者 杨雨川 邬志华 胡月宏 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第6期1177-1184,共8页
耐高温陶瓷作为高熔点材料,具有优异的高温抗烧蚀性能,有可能满足未来抗激光防护的需求。为摸清ZrB_(2)陶瓷涂层抗激光防护性能,采用高功率固体激光器作为测试光源,搭建了激光烧蚀实验平台和激光耦合特性测量系统,重点对ZrB_(2)陶瓷涂... 耐高温陶瓷作为高熔点材料,具有优异的高温抗烧蚀性能,有可能满足未来抗激光防护的需求。为摸清ZrB_(2)陶瓷涂层抗激光防护性能,采用高功率固体激光器作为测试光源,搭建了激光烧蚀实验平台和激光耦合特性测量系统,重点对ZrB_(2)陶瓷涂层开展了激光烧蚀实验和涂层反射率测试。实验研究了不同激光参数条件下ZrB_(2)涂层抗激光烧蚀性能,以及掺杂相(SiC、MoSi_(2))的影响。结果表明,相比于未掺杂ZrB_(2)涂层,掺杂后ZrB_(2)涂层抗激光烧蚀能力明显下降。分析认为掺杂相可提高ZrB_(2)涂层抗氧化性能,但不利于发挥氧化生成物ZrO_(2)的高反射和隔热作用,致使抗激光损伤阈值降低。激光损伤前后涂层反射率的测试结果,也证实了ZrO_(2)的高反射率是增强ZrB_(2)涂层抗激光损伤阈值的关键。同时,利用有限元软件建立了连续激光烧蚀下ZrB_(2)陶瓷涂层温度计算模型,并以基底发生熔化为判据,仿真得到了陶瓷涂层典型的抗激光烧蚀阈值参数。 展开更多
关键词 陶瓷涂层 硼化锆 掺杂相 激光烧蚀 反射率 温度
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Corrosion Resistance of Ceramic Materials in Metallic Neodymium and NdF_3-LiF-Nd_2O_3 System
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作者 罗旭东 王兆文 +3 位作者 石忠宁 胡宪伟 高炳亮 涂赣峰 《Journal of Rare Earths》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第S1期444-447,共4页
Corrosion resistant properties of Si3N4-SiC and TiB2 at high temperature were studied. The experiments were carried out in metallic neodymium and NdF3-LiF-Nd2O3 system, respectively. Corrosion temperature was 1100 ℃ ... Corrosion resistant properties of Si3N4-SiC and TiB2 at high temperature were studied. The experiments were carried out in metallic neodymium and NdF3-LiF-Nd2O3 system, respectively. Corrosion temperature was 1100 ℃ and the holding time of corrosion experiments was 24 h. Corrosion products were analyzed by XRD and SEM, and corrosion behavior and corrosion mechanism of the experiments were studied. The results showed that Si3N4-SiC was corroded seriously in the above-mentioned two systems. A few of compounds were found on the surface of Si3N4-SiC, and surface structure of the Si3N4-SiC samples was loosened. The corrosion resistance of TiB2 was better than that of Si3N4-SiC. Oxidation resistance of TiB2 at high temperature should be enhanced. 展开更多
关键词 Si_3N_4-sic TiB_2 ceramic materials corrosion resistance neodymium electrolysis rare earths
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无压烧结制备ZrB_(2)-SiC复相陶瓷及性能研究
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作者 姜凯 刘芸 +6 位作者 王旌宇 綦育仕 周长灵 张庆利 刘瑞祥 田方 杨芳红 《现代技术陶瓷》 CAS 2024年第4期313-324,共12页
以ZrB_(2)、SiC微粉为主要原料,以酚醛树脂为粘结剂,B4C为烧结助剂,采用冷等静压成型-无压烧结的制备工艺成功制备出ZrB_(2)-SiC复相陶瓷。研究了酚醛树脂的加入量对ZrB_(2)-SiC复相陶瓷的显微结构以及力学性能的影响,通过空气等离子烧... 以ZrB_(2)、SiC微粉为主要原料,以酚醛树脂为粘结剂,B4C为烧结助剂,采用冷等静压成型-无压烧结的制备工艺成功制备出ZrB_(2)-SiC复相陶瓷。研究了酚醛树脂的加入量对ZrB_(2)-SiC复相陶瓷的显微结构以及力学性能的影响,通过空气等离子烧蚀试验测试了复相陶瓷的抗氧化性能。结果表明,酚醛树脂在800℃下进行缓慢裂解,可以起到维型的作用,同时产生的孔洞最少;在酚醛树脂的加入量为6 wt.%的条件下,采用无压烧结工艺制备的ZrB_(2)-SiC复相陶瓷内部结构相对致密,气孔细小,元素分布相对均匀,体积密度达到95.3%,最大抗弯强度达到488 MPa,并表现出优异的抗氧化性能。 展开更多
关键词 zrb_(2)-sic 无压烧结 酚醛树脂
原文传递
ZrC和ZrB_(2)对C_(sf)/SiC-BN-(ZrC,ZrB_(2))复合材料组织及力学性能的影响 被引量:2
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作者 杨广超 张鹏飞 +1 位作者 张凌峰 王广欣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2022年第4期684-691,共8页
以微米级陶瓷粉体和短切碳纤维为原料,经1800℃热压烧结制备了C_(sf)/SiC-BN-(ZrC,ZrB_(2))陶瓷基复合材料。采用力学性能测试、XRD、SEM等方法研究了ZrC和ZrB_(2)对C_(sf)/SiC-BN-(ZrC,ZrB_(2))复合材料界面反应、显微组织和力学性能... 以微米级陶瓷粉体和短切碳纤维为原料,经1800℃热压烧结制备了C_(sf)/SiC-BN-(ZrC,ZrB_(2))陶瓷基复合材料。采用力学性能测试、XRD、SEM等方法研究了ZrC和ZrB_(2)对C_(sf)/SiC-BN-(ZrC,ZrB_(2))复合材料界面反应、显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:C_(sf)/SiC-BN-ZrC复合材料的断裂韧度达到8.83 MPa·m^(1/2),纤维与基体的界面反应较弱。随着ZrB_(2)的加入,C_(sf)/SiC-BN-ZrC-ZrB_(2)和C_(sf)/SiC-BN-ZrB_(2)复合材料的弯曲强度得到提升,但界面反应也明显加剧,断裂韧度分别下降至5.92 MPa·m^(1/2)和5.59 MPa·m^(1/2)。添加ZrB_(2)会加剧界面反应,导致碳纤维退化和复合材料断裂韧度降低。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 热压烧结 碳纤维 界面反应 ZRC zrb_(2)
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B_(4)C含量对ZrB_(2)陶瓷微观结构及力学性能的影响 被引量:1
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作者 杜玉辉 汤振霄 +2 位作者 彭可 周远明 易茂中 《粉末冶金材料科学与工程》 EI 2021年第1期77-83,共7页
针对ZrB_(2)陶瓷粉末在球磨时易掺入ZrO2,影响ZrB_(2)陶瓷烧结致密化的问题,添加B_(4)C作为烧结助剂,采用无压烧结法制备ZrB_(2)陶瓷材料,研究B_(4)C含量(w(B_(4)C),下同)对材料微观形貌、硬度与抗弯强度的影响。结果表明,B_(4)C通过与... 针对ZrB_(2)陶瓷粉末在球磨时易掺入ZrO2,影响ZrB_(2)陶瓷烧结致密化的问题,添加B_(4)C作为烧结助剂,采用无压烧结法制备ZrB_(2)陶瓷材料,研究B_(4)C含量(w(B_(4)C),下同)对材料微观形貌、硬度与抗弯强度的影响。结果表明,B_(4)C通过与晶粒表面的ZrO2发生反应,抑制ZrB_(2)晶粒粗化,减小晶粒尺寸,从而提高烧结致密度。随B_(4)C含量增加,ZrB_(2)陶瓷的晶粒尺寸和相对密度逐渐增大,抗弯强度和硬度先升高后降低。当w(B_(4)C)为7%时,ZrB_(2)晶粒细小,材料的抗弯强度和硬度(HV)达到最大,分别为242 MPa和12.65 GPa。w(B_(4)C)增加至9%时,出现晶粒异常长大,材料力学性能下降。 展开更多
关键词 zrb_(2)陶瓷 B_(4)C含量 无压烧结 微观结构 抗弯强度
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C/C复合材料ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层的研究进展 被引量:2
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作者 刘子京 樊坤阳 +3 位作者 黄淙 姜文煌 万维财 李玉和 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期69-81,共13页
ZrB_(2)基超高温陶瓷因其优异的高温抗氧化和烧蚀等性能,成为C/C复合材料理想的热防护涂层材料。本文从以下几个方面对C/C复合材料表面用ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层的研究现状进行了综述:介绍了ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层体系的主要制备技术... ZrB_(2)基超高温陶瓷因其优异的高温抗氧化和烧蚀等性能,成为C/C复合材料理想的热防护涂层材料。本文从以下几个方面对C/C复合材料表面用ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层的研究现状进行了综述:介绍了ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层体系的主要制备技术,并对比了其制备的涂层抗氧化性和抗烧蚀性,总结了各制备方法的优点与不足;从单元、双元、三元材料掺杂改性的角度,详述了ZrB_(2)基复合涂层常见的材料体系,总结了其改性思路;介绍了ZrB_(2)基涂层在多层结构设计与开发方面的研究现状。最后简要展望了ZrB_(2)基超高温陶瓷涂层未来的研究方向。 展开更多
关键词 C/C复合材料 超高温陶瓷涂层 zrb_(2) 抗氧化 多层涂层
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C/C复合材料表面ZrB_(2)基陶瓷涂层改性及抗氧化性能研究 被引量:2
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作者 刘雨蒙 郝建洁 +3 位作者 李佳艳 谭毅 邹兵林 蔡晓龙 《热喷涂技术》 2021年第1期22-32,共11页
为了提升碳/碳(C/C)复合材料的抗氧化性能,通过大气等离子喷涂技术在C/C-SiC复合材料表面制备了添加剂改性的ZrB_(2)陶瓷涂层,分别为ZrB_(2)-SiC、ZrB_(2)-TiB_(2)涂层,对涂层样品进行1200℃的氧化性能测试。结果表明,氧化5 h后,ZrB_(2)... 为了提升碳/碳(C/C)复合材料的抗氧化性能,通过大气等离子喷涂技术在C/C-SiC复合材料表面制备了添加剂改性的ZrB_(2)陶瓷涂层,分别为ZrB_(2)-SiC、ZrB_(2)-TiB_(2)涂层,对涂层样品进行1200℃的氧化性能测试。结果表明,氧化5 h后,ZrB_(2)-SiC涂层仍有2.62 wt.%增重量,与ZrB_(2)涂层相比(氧化失重率为10.76 wt.%),ZrB_(2)-SiC涂层抗氧化性能大幅度提升,主要由于SiC的添加降低了涂层热膨胀系数,缓解热失配,提升了涂层结合强度,而且氧化后形成致密的硼硅酸盐熔融玻璃表面,填充了涂层裂缝、孔洞,为基材提供更为优异的抗氧化防护。而ZrB_(2)-TiB_(2)涂层表现出较差的抗氧化性,氧化5 h后,失重量达到18.76 wt.%,ZrB_(2)-TiB_(2)涂层极差的抗氧化性是因为TiB_(2)的引入改变了涂层的形貌,氧化后形成疏松多孔的组织结构,无法有效隔绝氧气。 展开更多
关键词 C/C复合材料 zrb_(2)-sic zrb_(2)-TiB_(2) 大气等离子喷涂 抗氧化性能
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