Zr2Al4C5-SiC陶瓷的SPS制備及性能研究.pdf

1、Zr-Al-C三元層狀陶瓷具有良好的力學(xué)和抗氧化性等性能，但是其在高溫條件下的抗氧化性能離應(yīng)用仍有差距，因此Zr-Al-C陶瓷的使用受到了很大的限制。SiC的抗氧化性能很好，將其作為第二相添加到Zr-Al-C基體中可以改善基體的抗氧化性能；此外，SiC的強(qiáng)度及硬度也很高，對(duì)Zr-Al-C基體的力學(xué)性能也有較大改善。因此，制備Zr2Al4C5-SiC復(fù)合材料并對(duì)其抗氧化性能和力學(xué)性能進(jìn)行研究具有重要意義。
　　本文以ZrC、Al、炭

2、黑為原材料，通過(guò)無(wú)壓燒結(jié)制得Zr2Al4C5，再往Zr2Al4C5基體中添加不同體積分?jǐn)?shù)的SiC通過(guò)放電等離子燒結(jié)(SPS)制得了Zr2Al4C5-SiC復(fù)合材料。研究了不同組分材料的微觀形貌及相組成，測(cè)試了不同組分材料的力學(xué)性能，采用水淬-殘余強(qiáng)度法衡量材料的抗熱震性能，分析了熱震試樣的斷口形貌；對(duì)試樣引入預(yù)制壓痕，研究了氧化溫度對(duì)材料裂紋自彌合性能的影響，對(duì)氧化后試樣的微觀形貌及相組成進(jìn)行了表征；研究了材料的恒溫靜態(tài)氧化性能，通過(guò)試

3、樣的單位面積增重及試樣的氧化層厚度與氧化時(shí)間的關(guān)系來(lái)衡量材料的抗氧化性能，觀察了不同氧化條件下試樣的表面形貌及斷口形貌。
　　復(fù)合材料的主相是Zr2Al4C5與SiC，同時(shí)存在ZrC及其它Zr-Al-C化合物等雜質(zhì)，SiC抑制了基體晶粒的尺寸，提高了材料的致密度和力學(xué)性能。
　　隨熱震溫差的增加，各個(gè)組分材料的殘余彎曲強(qiáng)度先是呈下降趨勢(shì)，最后趨于不變；在同一熱震溫差下，材料的殘余彎曲強(qiáng)度保持率隨SiC含量增加而增加。材料的臨

4、界熱震溫差隨SiC含量的增加而升高。
　　試樣氧化層由氧化產(chǎn)物ZrO2、Al2O3和ZrSiO4、3Al2O3.2SiO2組成，這些氧化產(chǎn)物對(duì)裂紋起到填充作用，有利于材料強(qiáng)度的恢復(fù)，但是氧化層與材料基體之間的熱應(yīng)力則不利于材料強(qiáng)度的恢復(fù)，在不同的氧化溫度區(qū)間內(nèi)，起主導(dǎo)作用的因素不同，材料強(qiáng)度的變化規(guī)律也不同。
　　試樣單位面積增重和氧化層厚度與氧化時(shí)間的關(guān)系均遵循kp·tn形式的拋物線規(guī)律。添加10vol％SiC的Zr2Al