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《山东理工大学》 2012年
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ZrB_2-SiC/C复合陶瓷的制备及其性能研究

穆晓岑  
【摘要】:ZrB2一SiC/C层状陶瓷在保持高的抗热震性能、断裂韧性和抗损伤能力的同时,仍然具有较高的强度,因此在航空飞行器、高温防护等方面有广阔的应用前景。然而,固有的脆性限制了其作为可靠性部件的设计和应用。石墨材料具有自润滑性、化学稳定性、高导热性、低膨胀性、耐腐蚀性、耐高温等特性,这些特性是航天发动机密封材料和航空高温材料所不可或缺的。将这两种材料的优良性质相结合制备出的ZrB2一SiC/C层状复合陶瓷材料是一种新型的兼具结构性和功能性的材料,此种材料对于超高温复合陶瓷材料领域的进步与发展具有重要意义。 本实验采用热压烧结的方法制备ZrB2一SiC/C层状陶瓷复合材料。调节ZrB2和SiC粉料的不同配比(三组配比),制备出了不同的基体层流延基片。研究了不同烧结温度和烧结压力对ZrB2-SiC/C层状陶瓷复合材料的断裂韧性、弯曲强度、抗氧化性、硬度的影响规律。实验数据表明,当SiC含量为20vol%,SiC粒径尺寸为0.5gm,烧结温度为1850℃,保温时间为30min,烧结压力为30MPa时,可以制得力学性能指标优良的ZrB2一SiC/C层状复合陶瓷材料。 在制备ZrB2一SiC基体层流延基片时,分析了SiC含量、温度变化、粘结剂、塑化剂、固相含量与流延浆料粘度之间的关系。实验结果表明:当SiC含量为20wt%,流延温度控制在30℃左右,粘结剂含量为小于10%,塑化剂与粘结剂的比值R在0.8-1之间,固相含量小于50%时,ZrB2一SiC浆料粘度达到合适值,并制得固相含量约为45vol%,粘度约为1600mPa.s的浆料。 本实验综合采用了SEM.XRD等分析测试方法,对烧结后复合材料的微观结构和相组成进行观察。发现ZrB2一SiC主层与C层交替排列,界面平直,界限清晰,各层厚度均匀,达到对成分组成的精确控制。研究了ZrB2一SiC/C复合陶瓷的恒温氧化行为,该材料氧化表面的XRD和SEM表明,ZrB2一SiC/C层状复合陶瓷材料具有比较优越的抗氧化性能,可以有效的降低材料的氧化速率。
【学位授予单位】:山东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ174.1

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【参考文献】
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