含高導(dǎo)石墨纖維的ZrB2基超高溫陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、ZrB2基超高溫陶瓷材料具有耐高溫、耐燒蝕、抗沖刷等優(yōu)良特性，被廣泛的應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，成為適用于極端環(huán)境下的新型耐高溫結(jié)構(gòu)材料。本研究針對ZrB2-SiC復(fù)合材料的較低韌性、低熱導(dǎo)率及低抗熱沖擊性能的缺點(diǎn)，向ZrB2-SiC復(fù)合材料添加高導(dǎo)石墨纖維，采用1950℃和1850℃兩種燒結(jié)溫度、30MPa惰性氣體保護(hù)熱壓燒結(jié)出致密的ZrB2-SiC-Gf(ZSGf)超高溫陶瓷基復(fù)合材料。利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、及能譜

2、分析(EDS)等對ZSGf復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。
　　研究了燒結(jié)溫度對ZSGf復(fù)合材料致密度的影響，相同組分條件下，1950℃燒結(jié)溫度制備材料的致密度要高于1850℃燒結(jié)溫度制備材料的致密度；ZSGf復(fù)合材料致密度隨著高導(dǎo)石墨纖維含量的增加而降低。相同含量高導(dǎo)石墨纖維時，高溫有助于提高材料的彎曲強(qiáng)度；兩種燒結(jié)溫度制備的ZSGf復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度及斷裂韌性隨著高導(dǎo)石墨含量的增加而降低，當(dāng)高導(dǎo)石墨含量大于20vol％時，

3、彎曲強(qiáng)度下降非常明顯而斷裂韌性還有略微增加的趨勢。
　　測試分析了ZSGf復(fù)合材料的熱物理性能，包括比熱容、熱擴(kuò)散系數(shù)及熱導(dǎo)率。用DSC測試方法獲得材料的比熱容，其中選取藍(lán)寶石作為測試標(biāo)樣；兩種燒結(jié)溫度制備的ZSGf復(fù)合材料的熱擴(kuò)散系數(shù)隨著高導(dǎo)石墨纖維含量的增加而增加；相同組分條件下，平行于熱壓面方向上1950℃制備材料的熱擴(kuò)散系數(shù)要高于1850℃制備材料的熱擴(kuò)散系數(shù)，垂直于熱壓面方向上1850℃制備材料的熱擴(kuò)散系數(shù)要高于1950

4、℃制備材料的熱擴(kuò)散系數(shù)；兩種燒結(jié)溫度制備的ZSGf復(fù)合材料垂直于熱壓面方向上的熱擴(kuò)散系數(shù)要高于平行于熱壓面方向上的熱擴(kuò)散系數(shù)；同樣兩種燒結(jié)溫度制備的ZSGf復(fù)合材料垂直于熱壓面方向上的熱導(dǎo)率要高于平行于熱壓面方向上的熱導(dǎo)率。
　　采用氧乙炔燒蝕實(shí)驗(yàn)評價(jià)ZSGf復(fù)合材料的抗熱沖擊和抗氧化性能。試樣經(jīng)氧乙炔燒蝕270S后，表面溫度最高達(dá)到2300℃，試樣表面沒有明顯的裂紋和斷裂損傷，說明材料的抗熱沖擊性能及抗氧化性能良好；適當(dāng)提高石墨