zrb2-zro2陶瓷抗热震和抗氧化性能评价.pdfVIP

ZrB -ZrO 陶瓷抗热震和抗氧化性能评价 2 2 李俊国 宋建荣 张联盟 （武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 ） 摘要：采用沉淀法制备了包覆式ZrB /ZrO 复合粉体，然后在1900°C、30MPa、10min的SPS条件 2 2 下烧结得到ZrB /ZrO 复相陶瓷。将ZrB /ZrO 复相陶瓷进行1000°C保温5min然后急冷的循环热震 2 2 2 2 评价，对其抗氧化性能的评价在1200℃空气环境下进行。研究了ZrO2含量对复相陶瓷抗热震和抗 氧化性能的影响。结果表明随着ZrO2含量的增加，复相陶瓷的氧化增重率开始迅速下降，达到一 定量后下降趋势缓慢；其抗热震性能表现出不同趋势，添加量小于20%时随ZrO2 的加入抗热震性 能得到明显改善，但其含量达到30%后，抗热震性能反而下降。因此确定ZrO2 的含量不宜过高， 以20%为宜。 关键词：ZrB ；ZrO ；抗热震；抗氧化；评价 2 2 ZrB2 是六方晶系C32型结构的准金属结构化合物，因为具有高熔点和高硬 度、很好的导电导热性能、良好的中子控制能力等特点而在高温结构陶瓷材料、 复合材料、耐火材料、电极材料以及核控制材料等领域中得到人们的重视和广泛 应用。随着对它的更深层次的研究，很多新的使用用途和前景会被挖掘出来，并 [1-3] 日益得到更广的应用 。ZrB 材料应用面临的主要问题是难于制得致密的烧结 2 体、高温环境中易氧化、且相对强度不高[4-5] ，由于ZrB 陶瓷材料本身的脆性将 2 导致结构件灾难性损坏，其高温应用受到极大的限制[6-7] 。因此，改善和提高其 烧结性能和抗热震性成为目前ZrB2 陶瓷材料研究的主要目标。 本研究利用非均匀成核法将纳米ZrO 包裹在ZrB 颗粒表面，形成包覆式ZrB 2 2 2 粉体，再通过放电等离子烧结（SPS）得到ZrB /ZrO 复合材料。其目的是通过引 2 2 入纳米ZrO 包覆层，促进ZrB 陶瓷的烧结，并利用ZrO 的相变增韧机制，提高陶 2 2 2 瓷复合材料的抗热震性能。 李俊国（1972-），男，博士，副教授。联系地址：武汉市珞狮路122号， 联系电话与传真：027电子邮件：lijg000@126.com 1 1 实验方法 1.1 实验原料 实验所用的ZrB2 粉末是由美国Alfa Aesar 化学公司提供的高纯ZrB2 粉末， 纯度为99.5%，平均粒径为3.68µm；分析纯ZrOCl2 ，由国药集团化学试剂有限 公司提供，纯度为99.0% ；YCl3 由国药集团化学试剂有限公司提供，纯度为99.0%， 用于稳定ZrO2 的晶形。 1.2 包裹式ZrB -ZrO 粉体的制备 2 2 将一定质量的ZrB 粉体中加入蒸馏水中，超声分散30min，搅拌均匀，向溶 2 液中匀速滴入ZrOCl 和YCl 混合溶液，同时滴入沉淀剂NH ·H O调节ZrB 的水 2 3 3 2 2 溶液的pH值保持在9，用搅拌器不停的搅拌，待ZrOCl 和YCl 混合溶液滴完后，