原位合成ZRB2復(fù)合陶瓷自增韌探索研究.pdf

1、二硼化鋯具有極高的熔點、硬度、化學穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性等優(yōu)良特性，因此在航空航天、耐火、切削、電極等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但是，ZrB2難以燒結(jié)致密、高溫下易氧化及抗熱震能力差，使其實用化困難，如何獲得高致密 ZrB2陶瓷并提高其高溫抗氧化性和抗熱震性，是 ZrB2陶瓷研究的一個熱點。
　　本文針對傳統(tǒng)熱壓燒結(jié)的局限性，提出熱壓燒結(jié)原位合成的方法，成功制備了ZrB2陶瓷，研究了不同燒結(jié)助劑對材料物相組成、微觀形貌和力學性能的

2、影響。對比分析了不同組分和燒結(jié)助劑條件下對生成陶瓷材料的物相、組織結(jié)構(gòu)和陶瓷性能的影響規(guī)律。
　　本論文以Zr-BN-Al為研究體系，通過改變原料之間的配比，理論上生成ZrB2、ZrN、AlN三種物相，對理論上可能發(fā)生的反應(yīng)，通過熱力學計算的結(jié)果分析可以推斷出，設(shè)計的反應(yīng)在熱力學上可以順利進行。本實驗采用兩種燒結(jié)助劑Yb2O3和MoSi2，在燒結(jié)溫度為1800℃和壓力55MPa條件下，熱壓燒結(jié)原位合成ZrB2陶瓷；當以Yb2O3為

3、燒結(jié)助劑時，添加量為5wt％，保溫時間分別為30、60和90min;結(jié)果分析表明，隨著錯的百分含量的增加和保溫時間的延長，樣品的抗彎強度逐漸增加，由于晶粒的異向生長，生成板狀結(jié)構(gòu)，增加了吸收能量的機制，使得樣品的抗彎強度不斷提高。在保溫時間為90分鐘，鋯的百分含量為66.9%時，樣品具有綜最高的抗彎強度745MPa，此時材料對應(yīng)的維氏硬度、相對密度和氣孔率分別為18.28GPa、99.6%和0.09%.
　　當以MoSi2為燒結(jié)助

4、劑時，保持保溫時間60 min，由于二硅化鉬不僅可以與ZrB2之間形成Si-O-B玻璃相，在大于800℃具有良好的塑性變形，還可以促進了ZrB2顆粒的滑移和重排，同時填充了 ZrB2骨架結(jié)構(gòu)留下的孔洞，從而提高了材料的燒結(jié)性能。通過改變MoSi2的添加量，分別為5wt%、10樹％和15w t%；結(jié)果表明，材料的維氏硬度、抗彎強度和相對密度都隨著體系鋯和二硅化鉬的百分含量增多而增大。當鋯的百分含量最大59.9%，MoSi2的添加量為15