原位合成zralc化合物增韧zrb2sic复相陶瓷的sps制备及其机械性能研究

《原位合成zralc化合物增韧zrb2sic复相陶瓷的sps制备及其机械性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、武汉理工大学硕士学位论文摘要ZrB2一SiC陶瓷具有高熔点，高抗氧化，低密度等诸多优点，在超高温环境下，特别是航空航天，军事等领域有着重要作用。但是ZrB2．SiC材料韧性不高制约了其进一步应用。Zr-A1一C系列化合物也是一种超高温材料，具有特殊的微观层状结构，可作为增韧相与其它材料复合来提高复合材料的韧性。本文以Zr、A1、C为原料反应合成了Zr2A13C4化合物，研究了其SPS反应合成机理。然后通过球磨zr、灿和ZrB2制备出Zr-A1及其合金包裹ZrB2粉体，以包裹粉体和SiC、C为原料，SPS原位反应合成Zr-

2、A1一C层状化合物增韧的ZrB2．SiC陶瓷，研究了SPS工艺对陶瓷性能的影响及Zr-A1．C增韧ZrB2一SiC的机理。首先以Zr、Al和石墨为原料，通过放电等离子烧结技术(SPS)反应合成了Zr2A13C4陶瓷。通过对样品在SPS过程中的收缩数据及物相组成的分析，探讨了SPS工艺下Zr-A1一C系列的反应历程，研究了烧结温度、时间、加热速率等对合成Zr-A1．C化合物的影响，结果表明：SPS有助于降低体系内各种反应的开始温度。烧结温度的提高有助于Zr3A13C5向Zr2A13C4的转化，而延长保温时间对其转换影响较小

3、，加热速率的快慢对Al与Zr之间的反应有影响，从而影响到Al的熔融与聚集，快的加热速率能够减弱熔融Al的渗透与聚集，从而能够得到成分分布较均匀的Zr-A1．C化合物。以Zr、A1、ZrB2粉体为原料，采用球磨制备了ZroAl及其合金包裹ZrB2粉体，研究了球磨时间、转速、介质等对制备的粉体粒度和包裹效果的影响，通过TEM分析可知机械球磨方法可以得到Zr／AI@ZrB2粉体。以Zr-A1及其合金包覆ZrB2粉体、SiC、C为原料，通过SPS原位反应合成了ZrB2／SiC／Zr-A1．C复相陶瓷，研究了Zr／A1比，烧结温度

4、，Zr-A1．C含量等对复相陶瓷物相、显微结构和机械性能的影响，分析了Zr-AI—C层状结构增韧ZrB2．SiC复相陶瓷的机理。结果表明：随着包覆粉体中A1量的增加，有助于减少杂质ZrC的量，增加Zr-A1．C的量；随着包覆粉体粒径的减小，不利于生成Zr-A1．C化合物；随着烧结温度的升高，样品的致密度增加；随着Zr-A1．C含量的增加，复相武汉理T大学硕士学位论文陶瓷的断裂韧性先增加后减小，当掺入量为30v01％时，断裂韧性最高，比无添加时提高了约30％。通过层状结构的裂纹偏转，桥联以及层状结构阻止裂纹扩展等机制使得复

5、相陶瓷的韧性提高，此外，原位生成层状Zr-A1．C化合物阻止了晶粒长大，从而对韧性起到一定的作用。关键词：增韧，Zr-A1．C，层状结构，球磨包覆AbstractZirconiumdiborides(ZrB2)-basedcompositeshaveanextremelyhigllmeltingpoint(>3000℃)，excellentoxidationresistanceathi曲temperaturesandlowt11eoreticaldensityandotheradvantages．Recently,the

6、ZrB2-basedcompositesplayalliII]【portantroleinthehightemperatureenvironment，especiallytheaerospace，militarya11dotherhigh-techareas．However,thelowtoughnessresistanceathigntemperatureofUHTCshasres仃ainedfurtherdevelopmentandapplicationofUHTCs．Aseriesofzr．灿．Ccompounds

7、arealsoakindofultratli曲temperaturematerials，whichshowsthelayerstructureofthemicroscopic．SotheZr-A1一Ccompositecanbeusedtheastougheningphasetoimproveothermaterialstoughness．TheZr2A13C4ceramicwasfabricatedsucc．essfullybyinsitureactivesparkplasmasinteringprocess，andt

8、hereactionprocesswasresearched．ThecoatedZr／A1-ZrB2compositepowderswerepreparedbyballmilling，andaddedfixedrationsofSiCandC．In-situformedlayeredstnJctIlrecompoun