ZrB2-ZrC復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能研究.pdf

1、ZrB2系復(fù)合材料由于其具有高熔點(diǎn)、高硬度、良好的高溫力學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于超高溫陶瓷領(lǐng)域。然而ZrB2其自身存在很多缺點(diǎn),例如自擴(kuò)散系數(shù)低、難于燒結(jié)致密化、材料的強(qiáng)度以及韌性較低、燒結(jié)溫度要求太高而限制了它的應(yīng)用。本文針對(duì)這些問(wèn)題,采用了共晶組分的ZrB2-ZrC陶瓷材料,利用高能球磨破碎粉末,并利用兩步燒結(jié)法分別采用無(wú)壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)獲得了較為致密的復(fù)合材料。并用X射線衍射儀、掃描電鏡等分析手段,利用三點(diǎn)彎曲、單邊切口梁等方法,研究

2、了復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能。
　　結(jié)果表明,采用普通球磨混合粉末時(shí),利用硬質(zhì)合金球混入一定量的WC將有利于燒結(jié),會(huì)提高材料的致密度。而采用高能球磨,會(huì)明顯的破碎原始材料粉末顆粒,為顆粒帶來(lái)新的表面能,以及更多的晶格缺陷、殘余應(yīng)力等等。增加了燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力,縮短了顆粒之間擴(kuò)散路徑,因此可以提高材料的致密度。
　　兩部燒結(jié)法對(duì)材料的致密化起到了重要作用,同時(shí)有利于材料的增強(qiáng)增韌。采用兩步燒結(jié)法2000℃無(wú)壓燒結(jié)制備的ZrB2

3、-40wt％ZrC復(fù)合材料具有較為良好的力學(xué)性能,材料的密度、維氏硬度、室溫彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性分別為6.38g/cm3、17.6GPa、479MPa、6.9 MPa·m1/2,力學(xué)性能可以達(dá)到文獻(xiàn)報(bào)道的熱壓燒結(jié)材料的性能。對(duì)于熱壓燒結(jié)的材料來(lái)說(shuō),在1900℃強(qiáng)度達(dá)到583MPa,但硬度和致密度低于無(wú)壓燒結(jié)的材料
　　在2000℃無(wú)壓燒結(jié)的材料中,發(fā)現(xiàn)了部分 ZrB2晶粒長(zhǎng)成長(zhǎng)棒狀,而 ZrC晶粒為等軸狀,長(zhǎng)棒狀晶粒對(duì)材料的強(qiáng)韌化起