層狀Graphite-(ZrB2-SiC)復(fù)合材料性能研究.pdf

1、ZrB2陶瓷作為超高溫陶瓷的一種，由于其具有密度低、熔點(diǎn)高、熱震性好等優(yōu)點(diǎn)成為超高溫陶瓷研究的重點(diǎn)，但陶瓷的內(nèi)在脆性一直制約其廣泛應(yīng)用，為提高其韌性，本課題采用流延-疊層-熱壓工藝，以ZrB2粉、SiC粉和石墨粉等為原料，在1950℃、30MPa條件下保壓60min成功制備出以ZrB2-SiC為基體層、石墨為弱界面層的層狀Graphite/(ZrB2-SiC)復(fù)合材料，并研究了該材料的組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、抗熱震性能、抗氧化性能和高溫彎曲

2、性能。
　　本文采用流延-疊層-熱壓燒結(jié)工藝制備了三種不同石墨弱界面層的層狀Graphite/(ZrB2-SiC)復(fù)合材料。層狀復(fù)合材料的基體層和界面層交替排列，界限平直，厚度均勻分別約為300μm和30μm；隨著界面層中 ZrB2含量的增加，層狀Graphite/(ZrB2-SiC)復(fù)合材料的基體層和界面層界限由清晰變模糊，彈性模量、彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性升高，斷裂功則隨之下降。層狀Graphite/(ZrB2-SiC)復(fù)合材料的彎

3、曲強(qiáng)度較均相ZrB2-SiC有所降低，但斷裂韌性顯著提高，達(dá)到10.3MPa·m1/2。增韌機(jī)制主要是弱界面層使裂紋尖端發(fā)生應(yīng)力松弛，削弱了裂紋擴(kuò)展驅(qū)動力；裂紋頻繁的分叉、偏轉(zhuǎn)，大大增加了裂紋的擴(kuò)展路徑，成倍增加了斷裂功。斷裂功隨ZrB2含量的增加而下降的機(jī)理為層間結(jié)合強(qiáng)度升高，偏轉(zhuǎn)量大幅度減少。
　　熱震試驗(yàn)表明，材料受到熱沖擊時，熱力學(xué)參數(shù)不匹配，出現(xiàn)裂紋等缺陷是導(dǎo)致材料彎曲強(qiáng)度降低的主要原因。LSZ-1、LSZ-2和LSZ-

4、3的臨界熱震溫差?T分別為433℃、463℃和343℃。適中的層間結(jié)合強(qiáng)度和界面層強(qiáng)度使LSZ-2具有較好的抗熱震性能。
　　層狀Graphite/(ZrB2-SiC)復(fù)合材料在1300℃下的氧化增重量隨時間的延長而增加，當(dāng)氧化時間增長為10h時增重量達(dá)到2.04mg/cm2,氧化增重的增加速率隨時間的增加逐漸減慢，主要是由于材料氧化在試樣表面形成較致密的玻璃層，抑制了氧氣向內(nèi)擴(kuò)散。層狀Graphite/(ZrB2-SiC)復(fù)合材