ZrB2-SiC復(fù)合材料的注凝工藝研究與性能表征.pdf

1、ZrB2-SiC超高溫陶瓷材料由于具有高熔點(diǎn)、高硬度、高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和抗氧化燒蝕等綜合性能而被用于極端熱環(huán)境下服役的高超聲速飛行器上。傳統(tǒng)的ZrB2基超高溫陶瓷材料采用干法成型制備，但相比較來說，注凝成型（濕法成型之一）更容易控制顆粒間的作用力，獲得更均勻的結(jié)構(gòu)，并且可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)件成型。同時(shí)注凝成型可以實(shí)現(xiàn)近凈成形，不僅節(jié)省了工藝時(shí)間和工藝成本，而且降低了后期電火花加工引起結(jié)構(gòu)件裂紋和缺陷的可能性。因此注凝成型是一種制備高可

2、靠性陶瓷的有效手段。本論文主要研究利用注凝工藝制備ZrB2-SiC陶瓷材料。
　　實(shí)驗(yàn)從純凝膠的角度出發(fā)確定了單體、單體/交聯(lián)劑比例及引發(fā)劑、催化劑對(duì)凝膠固化行為的影響：確定單體在含量較低時(shí)（占水的4 wt.％）比較適宜；單體/交聯(lián)劑（質(zhì)量比）=10/1時(shí)，凝膠的均勻性和強(qiáng)度最佳；催化劑的加入不利于形成完整的凝膠網(wǎng)絡(luò)；引發(fā)劑含量存在適宜的范圍，約為水的0.3-0.5 wt.%；凝膠固化溫度選擇70℃比較合適。
　　研究了微米

3、ZrB2和SiC粉體的Zeta電位及ZrB2-SiC陶瓷漿料的流變性：確定分散劑的最佳含量為0.1 wt.%和最佳適用環(huán)境為pH=10；并確定以250 rpm轉(zhuǎn)數(shù)球磨18 h，可以獲得高固含量（53 vol.%）、低黏度（-0.2 Pa.S）的漿料。
　　系統(tǒng)研究了注凝過程的各個(gè)流程環(huán)節(jié)：包括除泡、固化、干燥、排膠等工藝，實(shí)驗(yàn)確定固化時(shí)間為30-45 min最合適；在室溫下進(jìn)行干燥20 h后，收縮結(jié)束（線收縮為-3%）即可升高干燥

4、溫度；排膠升溫速率為30℃/h（200-450℃）；同時(shí)確定了單體和引發(fā)劑對(duì)生坯性能的影響，生坯彎曲強(qiáng)度和相對(duì)致密度隨著單體的增加而增加，其中單體含量在4 wt.%以上的坯體可實(shí)現(xiàn)機(jī)加工。
　　探索了多種燒結(jié)助劑對(duì)比無壓燒結(jié)ZrB2-SiC陶瓷：加入B4C和C（以酚醛樹脂的形式）復(fù)合燒結(jié)助劑在2000℃燒結(jié)2 h獲得的坯體致密度達(dá)97.2%，彎曲強(qiáng)度為402.3 MPa，斷裂韌性為4.68 MPa·m1/2，同時(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了異形結(jié)構(gòu)