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超高温陶瓷材料是一类能在高温环境及反应气氛中保持物理和化学稳定性并长时间工作的一种新型材料,多被应用于航天航空领域。其中ZrB2基超高温陶瓷材料因具有优异的抗氧化性能和力学性能,成为超高温陶瓷材料中最有潜力的高温结构材料。由于ZrB2本身的物理性质,其晶体结构决定了 ZrB2基陶瓷需要在较高的温度下烧结才能实现致密化。ZrB2基陶瓷的致密化受到多种因素的影响,不同工艺制备的ZrB2基陶瓷其致密度、
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超高温陶瓷材料是一类能在高温环境及反应气氛中保持物理和化学稳定性并长时间工作的一种新型材料,多被应用于航天航空领域。其中ZrB2基超高温陶瓷材料因具有优异的抗氧化性能和力学性能,成为超高温陶瓷材料中最有潜力的高温结构材料。由于ZrB2本身的物理性质,其晶体结构决定了 ZrB2基陶瓷需要在较高的温度下烧结才能实现致密化。ZrB2基陶瓷的致密化受到多种因素的影响,不同工艺制备的ZrB2基陶瓷其致密度、力学性能和抗氧化能力等都会有所变化。研究了粉体粒径对ZrB2和ZrB2-SiC陶瓷致密化行为和力学性能的影响规律。研究表明,通过降低粉体粒径和提高烧结温度的方式可以促进ZrB2陶瓷的致密化烧结。采用200nm粒径粉体在1900℃下放电等离子烧结获得的ZrB2陶瓷具有较高的致密度和弯曲强度。在ZrB2中引入SiC后能显著促进材料的致密化烧结并提升力学性能。在1900℃放电等离子烧结获得的ZrB2-SiC陶瓷致密度达到98％,弯曲强度498.2Mpa。同时,SiC的引入还显著提升了 ZrB2陶瓷的抗氧化性能,经1500℃静态氧化后,ZrB2-SiC陶瓷表面被一层致密的SiO2层包覆,阻碍了氧气的进入,起到了有效的抗氧化保护作用。研究了粉体粒径和碳纤维含量对ZrB2-SiC-Cf复合材料致密化行为、微结构演变和力学性能的影响。采用纳米ZrB2粉体能够在低温下促进ZrB2-SiC-Cf复合材料的致密化烧结,在1900℃放电等离子烧结制备的ZrB2-SiC-Cf复合材料的致密度能达到93%,弯曲强度和断裂韧性分别达到304.1MPa和4.9MPa.m1/2。同时,该复合材料经1500℃静态氧化后表面生成一层致密的SiO2层,保护了材料内部的碳纤维未被氧化,表现出优异的抗氧化性能。
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