(ZrB2-ZrO2)-BN復(fù)合材料的反應(yīng)熱壓燒結(jié)及其力學(xué)性能.pdf

1、本文以h-BN粉、ZrO2粉、B4C粉（或B2O3粉）和C粉為原料，采用反應(yīng)熱壓燒結(jié)工藝成功制備了(ZrB2-ZrO2)/BN復(fù)合材料，并采用了X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等分析手段和三點(diǎn)彎曲、單邊切口梁法等測(cè)試方法，系統(tǒng)研究了燒結(jié)助劑、燒結(jié)溫度以及ZrB2與ZrO2比例對(duì)復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響規(guī)律。以GCr15鋼球?yàn)閷?duì)磨副，探討了載荷、滑動(dòng)速率以及ZrB2與ZrO2比例對(duì)復(fù)合材料摩擦系數(shù)與磨

2、損率的影響規(guī)律，初步揭示了復(fù)合材料的摩擦磨損機(jī)制。
　　以B4C為硼源，按照方程式2ZrO2+B4C+3C=2ZrB2+CO可以獲得所需要的復(fù)合材料，而以B2O3為硼源時(shí)，由于燒結(jié)過(guò)程中B2O3的揮發(fā)，不能得到設(shè)計(jì)成分的復(fù)合材料。
　　與不添加燒結(jié)助劑和添加單一燒結(jié)助劑SiO2相比，采用8％SiO2+2%X二元燒結(jié)助劑，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的致密化。添加二元燒結(jié)助劑，采用1800℃/90min/30MPa燒結(jié)工藝制備的ZrB2/

3、BN復(fù)合材料的致密度可達(dá)96.9%，而不添加燒結(jié)助劑和只添加SiO2燒結(jié)助劑的復(fù)合材料的致密度僅為88%和84%。
　　ZrB2/BN復(fù)合材料的致密度隨燒結(jié)溫度的降低而下降，而力學(xué)性能則隨燒結(jié)溫度的降低而提高。在1800℃與1600℃燒結(jié)的ZrB2/BN復(fù)合材料的相對(duì)密度分別為96.5%和95.2%。1600℃燒結(jié)的ZrB2/BN復(fù)合材料的維氏硬度、彈性模量、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別為1.63GPa、120GPa、286MPa和4.

4、2MPam1/2。降低燒結(jié)溫度有利于減小BN片層與第二相顆粒尺寸，起到細(xì)晶強(qiáng)化作用。
　　35vol%(ZrB2-ZrO2)/BN復(fù)合材料的力學(xué)性能隨ZrB2與ZrO2比例的減小先增大后減小，ZrB2:ZrO2=2.5:1時(shí)，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳，維氏硬度、彈性模量、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性分別達(dá)到1.74GPa、118GPa、291MPa、4.2MPa?m1/2。
　　(ZrB2-ZrO2)/BN復(fù)合材料的摩擦系數(shù)與磨損率