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ZrB2-SiC基超高温陶瓷材料具有高熔点、高强度、低密度等特点,在航空航天和工业领域具有广阔的应用前景。然而,ZrB2-SiC的本征脆性及其引起的低抗热冲击性能、其薄壁零部件的难加工等缺陷,很大程度上限制其更广泛的应用。因此,将高性能超高温陶瓷材料设计、制备与“近终形”薄壁零件直接成形融为一体的数字化成形制造新技术已成为国内外的研究热点。基于氮化硼纳米片(BNNP)优异的力学性能、高热传导性能和良好的高温稳定性能,本论文提出氮化硼纳米片增韧ZrB2-SiC超高温陶瓷基复合材料的研究思路。同时,等离子喷涂近净成形具有效率高、易于控制等特点,可以在制备材料的同时做到零件成形。本文通过喷雾干燥获取粒径均匀、球形度好的超高温陶瓷复合材料微米团聚颗粒作为等离子喷涂近净成形喂料,研究等离子喷涂近净成形工艺参数及热等静压对超高温陶瓷薄壁件显微组织及室温和高温力学性能的影响。采用等离子喷涂近净成形及热等静压技术成功制得了 ZrB2-SiC、ZrB2-SiC-1wt.%BNNP、ZrB2-SiC-2wt.%BNNP超高温陶瓷薄壁件。显微组织分析表明,经过等离子喷涂近净成形ZrB2未发生物相变化,BNNP在成形及热等静压后仍可保持其原始结构,且等离子喷涂典型层状结构经热等静压处理后消失。采用显微硬度测试、仪器化微米压入/划入、三点弯曲等测试方法系统研究了超高温陶瓷薄壁件的多尺度(微尺度及宏观)力学性能,并分析了复合材料构件强韧化的力学机制。结果表明,室温条件下ZrB2-SiC-2wt.%BNNP薄壁件的断裂韧性比ZrB2-SiC提高了 20.1%,抗弯强度提升32.8%。断裂韧性的提升主要源于BNNP的拔出、裂纹桥接、裂纹偏转等增韧机制。利用“剪切-滞后”模型计算出BNNP与基体的界面应力,模拟结果表明BNNP的界面应力传递率较高,BNNP增韧效果良好。强度的提升主要来源于BNNP大的接触面积从而改善界面应力传递效率。仪器化微米划入表明BNNP有助于降低材料的摩擦系数并提高材料的抗磨性能。热冲击实验表明ZrB2-SiC-2wt.%的临界温差相比ZrB2-SiC提升10.8%,尤其是经过400℃热冲击温差后,ZrB2-SiC-2wt.%的抗弯强度比ZrB2-SiC提升65.1%。使用抗热冲击阻力因子表征材料的抗热冲击性能,添加BNNP能提升ZrB2-SiC的抗热冲击性能。这主要得益于BNNP在改善复合材料力学性能的同时,提升了材料的热传导率并有效降低复合材料内部在高温环境下的残余应力累积。对热冲击后薄壁件做仪器化划入实验,表明经过单次热冲击试验后,BNNP对材料的抗磨减摩仍有积极的作用。上述研究结果表明,将高性能超高温陶瓷材料设计、制备与“近终形”薄壁零件直接成形融为一体的等离子喷涂近净成形技术,有望为超高温陶瓷薄壁零部件的控形控性一体化制造技术奠定理论和技术基础。