ZrB2-ZrC復合材料的制備及力學性能研究.pdf

1、ZrB2系復合材料由于其具有高熔點、高硬度、良好的高溫力學性能而被廣泛應用于超高溫陶瓷領域。然而ZrB2其自身存在很多缺點,例如自擴散系數(shù)低、難于燒結致密化、材料的強度以及韌性較低、燒結溫度要求太高而限制了它的應用。本文針對這些問題,采用了共晶組分的ZrB2-ZrC陶瓷材料,利用高能球磨破碎粉末,并利用兩步燒結法分別采用無壓燒結和熱壓燒結獲得了較為致密的復合材料。并用X射線衍射儀、掃描電鏡等分析手段,利用三點彎曲、單邊切口梁等方法,研究

2、了復合材料的組織結構以及力學性能。
　　結果表明,采用普通球磨混合粉末時,利用硬質(zhì)合金球混入一定量的WC將有利于燒結,會提高材料的致密度。而采用高能球磨,會明顯的破碎原始材料粉末顆粒,為顆粒帶來新的表面能,以及更多的晶格缺陷、殘余應力等等。增加了燒結的驅(qū)動力,縮短了顆粒之間擴散路徑,因此可以提高材料的致密度。
　　兩部燒結法對材料的致密化起到了重要作用,同時有利于材料的增強增韌。采用兩步燒結法2000℃無壓燒結制備的ZrB2

3、-40wt％ZrC復合材料具有較為良好的力學性能,材料的密度、維氏硬度、室溫彎曲強度和斷裂韌性分別為6.38g/cm3、17.6GPa、479MPa、6.9 MPa·m1/2,力學性能可以達到文獻報道的熱壓燒結材料的性能。對于熱壓燒結的材料來說,在1900℃強度達到583MPa,但硬度和致密度低于無壓燒結的材料
　　在2000℃無壓燒結的材料中,發(fā)現(xiàn)了部分 ZrB2晶粒長成長棒狀,而 ZrC晶粒為等軸狀,長棒狀晶粒對材料的強韌化起