ZrB2-SiC共晶燒結體的制備及其性能研究.pdf

1、ZrB2-SiC陶瓷作為一種特種陶瓷材料，因具有高熔點，高抗氧化，高化學穩(wěn)定性，低密度以及優(yōu)異的耐腐蝕性，耐磨性等一系列優(yōu)良性能而被廣泛應用于高溫結構材料和功能材料，特別是在航空航天等領域有著重要作用。但是材料的韌性不高制約了其進一步發(fā)展。本文以ZrB2、SiC粉體為原料，通過電弧熔煉制備了ZrB2-SiC共晶體，研究了熔煉工藝對共晶組織結構的影響。然后通過粉碎、研磨得到了一定粒徑的ZrB2-SiC共晶粉末，采用SPS燒結技術制備了Zr

2、B2-SiC共晶燒結體，研究了燒結工藝對材料性能的影響。
　　 以ZrB2、SiC粉體為原料，通過改變冷卻速率，制備出不同結構的熔煉體。研究了不同原料配比和熔煉時間對共晶組織結構的影響，結果表明：當SiC摩爾比在62.5％時，可以制備出成分單一、組織結構均勻、致密度較高的ZrB2-SiC熔煉體；計算了材料的共晶點，其值為SiC摩爾比47.01％，分析了共晶點理論摩爾比與實際摩爾比存在差異的原因；延長熔煉時間不利于形成共晶體，轉而

3、形成粗大的結構，找出了最佳熔煉時間為10秒。
　　 以ZrB2-SiC熔煉體為原料，采用粉碎、研磨和多次過篩得到了不同粒徑的ZrB2-SiC共晶粉末。通過XRD分析和SEM分析可知熔煉體在粉碎、研磨、過篩過程中并沒有引入明顯的雜質，熔煉體的共晶結構得到了保留。
　　 將ZrB2-SiC共晶粉末采用SPS燒結技術，制備了ZrB2-SiC共晶燒結體。分析了粉末粒徑、燒結溫度、保溫時間對燒結性能的影響，結果表明：隨著粉末粒徑的

4、減小，試樣的致密度隨之增加，機械性能先提高后降低；隨著燒結溫度的升高，燒結致密化程度隨之提高；隨著保溫時間的增長，不利于形成均勻細小的共晶結構。制備的ZrB2-SiC共晶燒結體斷裂韌性值相比于直接燒結ZrB2、SiC粉體提高了15％，材料的斷裂機制為穿晶斷裂和沿晶斷裂結合的混合斷裂機制，裂紋偏移可以有效的提高材料的斷裂韌性。
　　 通過本課題的研究，可以探索熔煉法對共晶組織結構性能控制的途徑。通過燒結體與熔煉體性能對比，闡明粉末