內(nèi)晶型ZrB2-SiC陶瓷基復(fù)合材料的制備與形成機(jī)理研究.pdf

1、近年來的研究表明，在微米級基體中引入納米第二相粒子，形成具有納米內(nèi)晶結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，可使材料的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性提高2-4倍，同時還能提高材料的硬度、彈性模量、抗蠕變性能和抗疲勞破壞性能，從而改善材料的綜合性能。ZrB2-SiC陶瓷基復(fù)合材料具有許多優(yōu)良的性能，是可應(yīng)用于超高溫環(huán)境下最有前途的材料之一。目前，世界上對ZrB2-SiC陶瓷基復(fù)合材料中的納米內(nèi)晶結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理還鮮有報道，因此對其SiC內(nèi)晶結(jié)構(gòu)的形成過程與形成機(jī)理進(jìn)行闡釋，

2、從而揭示SiC納米內(nèi)晶結(jié)構(gòu)對ZrB2-SiC陶瓷基復(fù)合材料性能的影響具有重要意義。
　　本文使用熱壓燒結(jié)法成功的制備出含有SiC內(nèi)晶結(jié)構(gòu)的ZrB2-SiC陶瓷基復(fù)合材料。通過改變材料的分散介質(zhì)、SiC體積含量和燒結(jié)工藝來研究上述因素對材料微觀組織、力學(xué)性能以及SiC內(nèi)晶結(jié)構(gòu)形成過程的影響。研究表明，當(dāng)原始粉體中含20vol％的SiC時，使用乙醇作為分散介質(zhì)在1900℃溫度、30MPa壓力下熱壓燒結(jié)，保溫1小時得到材料的致密度最高，

3、ZrB2晶粒內(nèi)形成了一定數(shù)量、特征明顯的SiC內(nèi)晶結(jié)構(gòu)。受內(nèi)晶結(jié)構(gòu)的影響，該材料的力學(xué)性能大幅度提高，其抗彎強(qiáng)度平均值達(dá)到902.6MPa，斷裂韌性平均值達(dá)到6.38 MPa·m1/2。
　　通過對該材料強(qiáng)韌化機(jī)理的研究得出，SiC納米粒子的加入一方面細(xì)化了ZrB2晶粒、強(qiáng)化了晶界；另一方面通過形成SiC內(nèi)晶結(jié)構(gòu)使其粒子周圍的殘余應(yīng)力和位錯阻礙裂紋的擴(kuò)展，導(dǎo)致材料的斷裂方式由沿晶向沿晶與穿晶混合斷裂轉(zhuǎn)變，大幅度提高了材料的力學(xué)性能