SiC论文：ZrB2碳热还原常压烧结复相陶瓷SiC论文：ZrB2碳热还原常压烧结复相陶瓷.doc

SiC论文：ZrB2碳热还原常压烧结复相陶瓷 【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。 【摘要】SiC陶瓷的致命弱点是脆性,且室温强度较低,使其应用受到一定的限制。二硼化锆(ZrB2)具有高熔点、高硬度、导电导热性好等优异性能,是一种引人注目的超高温结构陶瓷材料。以ZrB2作为第二相粒子添加到SiC陶瓷材料中,可以改善其力学、热学、电学等方面的性能。由于ZrB2与SiC的弹性模量和热膨胀系数存在差异,因此,会在SiC与ZrB2的界面上形成应力区,在应力作用下使裂纹产生钉扎、偏折、绕道和分枝,从而有利于提高SiC基体材料的断裂韧性。本文首先采用碳热还原法合成ZrB2/SiC复合粉末,探讨该复合粉末的合成工艺条件及过程,重点研究了合成温度、保温时间、硼酸的添加量以及ZrB2含量(ZrB2与SiC的摩尔比)对ZrB2/SiC复合粉末物相组成和显微形貌的影响,并探讨了ZrB2/SiC复合粉末的合成反应机理。实验结果表明：当B2O3/ZrO2摩尔比≥1.5时,用碳热还原法在1650℃下保温1h可获得无其他杂相的超细ZrB2/SiC复合粉末,颗粒尺寸在0.51μm左右：不同温度合成的ZrB2/SiC复合粉末具有不同的形态,随温度升高,晶须逐渐减少,颗粒长大,团聚度增加；相同温度下不同保温时间合成的ZrB2/SiC复合粉末,随着保温时间的延长,颗粒尺寸逐渐变大,晶须减少,颗粒间的结合更加紧密。采用常压烧结法制备了ZrB2/SiC复相陶瓷。以商业SiC和ZrB2微粉为原料,在SiC基体中加入5vol%和10vol%的ZrB2微粉,并添加不同质量分数的烧结助剂(B4C、C),并与本文用碳热还原法合成的ZrB2/SiC复合粉末的烧结特性进行对比,系统研究成型压力、ZrB2含量、烧结助剂以及不同粉末原料对ZrB2/SiC复相陶瓷性能的影响。研究结果表明,在2200℃保温2h的工艺条件下,当烧结助剂B4C和C的含量均为2wt%时,材料的烧结性能最好；随着成型压力的增加,材料的抗弯强度逐渐增大,当成型压力为250MPa时,烧结体的强度最高。商业ZrB2和SiC粉末因表面存在ZrO2、B203和Si02等氧化物,在高温下形成氧化膜或硼硅酸盐玻璃,阻碍了ZrB2/SiC复相陶瓷的烧结致密化。用碳热还原法合成的超细ZrB2/SiC复合粉末为原料,常压烧结制备的ZrB2/SiC复相陶瓷的致密性得到显著改善。 【关键词】SiC；ZrB2；碳热还原；常压烧结；复相陶瓷； 【篇名】ZrB_2/SiC复合粉末制备及其烧结性能研究 【目录】ZrB_2/SiC复合粉末制备及其烧结性能研究 摘要 5-6 Abstract 6-7 目录 8-11 插图索引 11-13 附表索引 13-14 第一章 绪论 14-28 1.1 前言 14-15 1.2 SiC的晶体结构特点、性能及其应用 15-18 1.2.1 SiC的晶体结构特点 15-16 1.2.2 SiC的性能特点及其应用 16-17 1.2.3 SiC陶瓷存在的问题 17-18 1.3 ZrB_2的晶体结构特点、性能及其应用 18-19 1.3.1 ZrB_2的晶体结构特点 18 1.3.2 ZrB_2的性能及应用 18-19 1.4 ZrB_2/SiC复相陶瓷的研究现状 19-20 1.5 复相陶瓷 20-26 1.5.1 复相陶瓷的概述 20-21 1.5.2 复合粉末的制备工艺 21-24 1.5.3 ZrB_2/SiC复相陶瓷材料 24-26 1.6 本文的研究目的、意义及主要研究内容 26-28 1.6.1 研究目的及意义 26-27 1.6.2 主要研究内容 27-28 第二章 实验及表征方法 28-36 2.1 实验原料及设备 28-30 2.1.1 实验原料 28-30 2.1.2 主要实验设备 30 2.2 实验工艺过程 30-33 2.2.1 ZrO_2粉末的制备工艺 30-31 2.2.2 复合粉末的制备工艺路线 31-32 2.2.3 ZrB_2/SiC复相陶瓷的烧结制备 32-33 2.3 ZrB_2/SiC材料的物相组成及其微观结构测试 33-34 2.3.1 物相组成(XRD)分析 33 2.3.2 显微结构(SEM)分析 33-34 2.4 ZrB_2/SiC复相陶瓷的性能测试 34-36 2.4.1 相对密度和开口气孔率的测试 34-35 2.4.2 三点弯曲强度的测试 35 2.4.3 粉体粒径分布 35-36 第三章 ZrB_2/SiC复合粉末的制备及其组织形貌分析 36-57 3.1 引言 36 3.2 ZrB_2/SiC复合粉末的制备 36-39 3.2.1 原料ZrO_2粉末的合成 36