ZrC-SiCw-SiCnm復合材料力學及氧化燒蝕性能研究.pdf

1、超高溫ZrC陶瓷材料具有典型難熔碳化物陶瓷優(yōu)異的性能,在航空、航天、能源等諸多方面受到廣大研究人員的關注。本文針對單相ZrC陶瓷具有低的燒結性能,強韌性不高,抗氧化耐燒蝕性能差等缺點,加入SiC晶須(SiCw)及SiC納米顆粒(SiCnm),采用熱壓燒結技術制備ZrC基復合材料(ZrC-SiCw-SiCnm)來提高ZrC陶瓷性能。
　　本文利用SiCw和SiCnm兩者不同的形態(tài)在ZrC基體中形成近似連續(xù)級配,對整個材料體系進行優(yōu)化

2、設計,在1900℃,氬氣保護下采用熱壓燒結制備出SiCw體積含量為5％～15%與SiCnm體積含量為5%～15%七組混雜增強增韌ZrC基超高溫復合材料,同時對所制備的材料進行組織分析與性能測試,研究該材料體系的工藝-組織-性能之間的關系。重點探討晶須納米顆?；祀s的強韌化機制與氧化抑制機制。
　　將SiCw加入ZrC,主要是通過裂紋偏轉、晶須橋接與晶須拔出等增韌機制對復合材料起到強韌化效果,加入SiCnm,在燒結過程中提高復合材料制

3、備時的致密度,通過細晶強化,增加裂紋的擴展,顆粒對裂紋的釘扎以及復合材料內(nèi)各組分間熱膨脹、彈性模量失配途徑來提高材料的強韌性。在實際增韌增強過程中往往是由幾種機理同時起作用,發(fā)揮各自增韌增強機理的優(yōu)點,通過加和效應或相補效應,使幾種機理達到最理想的效果。其75ZrC+10SiCw+15SiCnm,抗彎強度達到最大為481.12MPa,75ZrC+15SiCw+10SiCnm,斷裂韌性達到最大為4.9MPam1/2。
　　對三組Si

4、Cw與SiCnm混雜增強增韌ZrC基復合材料進行水淬-殘余強度法熱震實驗,實驗表明:三組復合材料在熱震溫差ΔT=300℃左右時,抗彎強度發(fā)生驟降,并用臨界熱震溫差評價材料的抗熱震性能,其中80ZrC+15SiCw+5SiCnm臨界熱震溫差為343℃,表明加入SiC有利于復合材料抗熱震性能的提高,并且SiCw對材料抗熱震性能的提高更為顯著。
　　用氧-乙炔焰燒蝕ZrC-SiCw-SiCnm,采用質量燒蝕率和線燒蝕率評價復合材料的抗氧

5、化能力與耐燒蝕性能,并分析該材料體系的氧化燒蝕機理。其中80ZrC+5SiCw+15SiCnm與75ZrC+15SiCw+10SiCnm兩組復合材料線燒蝕率分別只有3.63×10-4mm/s和3.85×10-4mm/s,表現(xiàn)出了零燒蝕,ZrC-SiCw-SiCnm在氧-乙炔焰燒蝕條件下,表面生成一層ZrO2/SiO2玻璃相氧化層,并且截面上形成了SiC耗散層、過渡氧化物ZrCxO1-x、熔融的SiC、SiO2及ZrO2填充燒蝕孔洞以及以