凝膠注模成型法制備Zrb2-SiC復(fù)合材料的研究.pdf

1、ZrB2-SiC復(fù)合材料因?yàn)榫哂腥埸c(diǎn)高和硬度高，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料、耐火材料、電極材料以及航空航天等諸多領(lǐng)域當(dāng)中。目前ZrB2-SiC復(fù)合材料的制備工藝尚不成熟，熱壓燒結(jié)只能制成形狀簡(jiǎn)單，難以后續(xù)加工，且成本昂貴的成品。為了制備具有復(fù)雜形狀、密度高、缺陷少的ZrB2-SiC復(fù)合材料，采用凝膠注模成型，它將高分子化學(xué)單體聚合方法靈活的應(yīng)用在陶瓷粉體的成型方面，從而獲得強(qiáng)度高、均勻性好且可有機(jī)加工的陶瓷坯體

2、。然后經(jīng)過(guò)脫模、干燥、脫脂并最終燒結(jié)，即得到成品。
　　采用溶膠一凝膠成型制備ZrB2-SiC復(fù)合材料，主要分析PH、分散劑、固相含量、有機(jī)單體含量對(duì)ZrB2-SiC漿料粘度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)PH值為10.3，分散劑含量為0.92wt％，有機(jī)單體含量為3.2wt％時(shí)，就可以制得固相含量為45vol％，粘度為608mPa.s的ZrB2-SiC漿料。
　　ZrB2-SiC復(fù)合材料采用熱壓燒結(jié)，通過(guò)ZrB2和SiC粉料的不同

3、配比(四組配比)以及燒結(jié)壓力和燒結(jié)溫度的改變來(lái)研究其對(duì)ZrB2-SiC復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性、硬度以及抗氧化性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)ZrB2和SiC配料比為4:l，燒結(jié)溫度為1750℃，保溫時(shí)間為30min，壓力是30MPa時(shí)，ZrB2-SiC復(fù)合材料的綜合性能達(dá)到最佳。ZrB2-SiC復(fù)合材料的最佳力學(xué)性能為：硬度(HRA)為85，彎曲強(qiáng)度為669.5MPa，斷裂韌性KIc為7.8MP.am1/2，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的ZrB2-SiC

4、復(fù)合材料的力學(xué)性能相對(duì)于以往有了顯著的提高。
　　殘余應(yīng)力、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋連和晶粒細(xì)化對(duì)ZrB2-SiC復(fù)合材料的強(qiáng)韌化起著至關(guān)重要的作用，其中晶粒的細(xì)化不僅有利于復(fù)合材料強(qiáng)度的提高，而且增多了晶粒邊界，同時(shí)提高了斷裂韌性。
　　結(jié)合XRD、SEM、等方法，研究了ZrB2-SiC復(fù)合材料燒結(jié)后的相組成和微觀結(jié)構(gòu)。測(cè)試結(jié)果表明：復(fù)合材料的主要相組成為ZrB2和SiC，在燒結(jié)過(guò)程中沒(méi)有新相出現(xiàn)。SiC顆粒均勻分布在ZrB2基體