原位合成zrblt2gt颗粒增强blt4gtc基陶瓷复合材料

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1、东北大学硕士学位论文摘要摘要B。C陶瓷是一种很具发展前景的高性能材料，由于它具有极高的硬度、低的密度、优异的耐蚀性和较好的高温稳定性而受到人们极大的关注。现在，它已被广泛地用作轻质装甲、耐磨部件等方面。但是，与SiC、Si3N4和A1203等陶瓷相比，B4c陶瓷的强度不够高(300MPa)，特别是断裂韧性较低(<2．2MPa·m抛)，耐冲击性差，从而限制了它的应用范围。对B4C陶瓷的研究工作，主要集中在改善其力学性能，特别是提高其断裂韧性等方面。目前，陶瓷基复合材料主要的增韧补强方法有相变增韧、纤维(晶须)补强增韧、第二相颗粒弥散补强增韧和原位自生增韧法。原位

2、自生增韧法是近年发展起来的制备陶瓷材料的新工艺，具有烧成温度低、杂质少，产物性能优异等优点。由原位自生法制备的陶瓷材料，无论是从组织均匀性还是致密化方面都有较大优势。因此，原位自生成法是一种很有前途的工艺方法，是碳化硼材料致密化和韧化的发展新方向，因而受到人们的广泛关注。本实验用牡丹江磨料二厂生产的3．5lanl的碳化硼粉末，加入不同含量的Zr02微粉和C(化学计量比)，进行原位合成ZrB2／B4C陶瓷复合材料。并通过对密度、收缩率的研究，确定了原位合成烧结的最佳工艺为：1600℃×60rain+2060*(2×30min。通过调整Zr02微粉和C的加入量改变

3、ZrBz的体积百分比，研究了第二相体积百分数和原位合成工艺对材料密度、硬度、抗折强度、断裂韧性、显微组织和断口形貌等的影响。实验结果表明，①随着烧结温度的增加，材料的密度先增加后降低。在2060℃、ZrB2的体积百分比为6％时，材料的密度达到最大值，为2．53g／cm3，约为理论密度的93．2％。材料的硬度则随着温度的升高而增大，逐渐趋于平稳，在2070℃时达到最大值(40．5GPa)。材料的断裂韧性随着温度的变-Ⅱ．东北大学硕士学位论文摘要化与密度相反，先呈现明显的下降趋势后略有升高，从2000"C时的4．o铜Pa'乖降】为2060"C时的2．36精Pd哟②

4、随着第二相ZrB。体积百分数的增加，材料的密度和硬度均是先降低后增大，在zrB2体积百分数为7％时，密度和硬度均达到最小值，分别为92．4％T．D．和29GPa，随着ZrB2体积百分数的增加达到16v％时，密度和硬度均达到本次实验的最大值，分别为94％T．D．和46．8GPa。断裂韧性则随第二相含量的增多而增大，在2060"C下，从ZrB2体积百分含量为6％时的2．36MPa．m”上升为ZrB2体积百分含量为16％时的3．10MPa．m”通过对材料显微组织观测和力学性能分析，确定了由B4c基体和ZrB2颗粒热膨胀系数不匹配导致的残余应力以及ZrB2使得晶粒细化

5、是是ZrB2／B4C复合陶瓷补强增韧的主要原因。论文对B4C陶瓷补强增韧的研究及生产具有一定的理论指导意义和实用价值。关键词：B4C陶瓷；ZrB2第二相；原位合成；断裂韧性；颗粒增韧．Ⅲ．东北大学硕士学位论文AbstractB4Cisodeofthemostpromisingmaterialswithwonderfulperformance．Itreceivesmuchattentionbecauseofitssuperhardness，lowdensity,excellenterosionresistanceandapplicationinhightempe

6、rature．NowB4Ciswidelyusedaslightweightarmour,wearresistingpartsandetc．．Butitslowstrength(300MPa)andinferiorimpactresistance，especiallyitslowtoughness(<2．2MPa·m1尼)，limititsrangeofusescomparedwithceramicssuchasSiC、Si3N4andA1203．ResearchesofB4CfocusOllimprovingitsmechanicalproperty,esp

7、eciallyincreasingitstoughness．Transformationtoughening，fiber(crystalwhisker)reinfomedtoughening，second-phasedispersiontougheningandin-situsyntheticn：枷ontouglmlingalemainmethodsforimprovingtoughness．Amongthem,in-situsyntheticreactiontougheningasallapproachtosynthesizeceramicmaterialv

8、casdevelopedonlyinr