1、ZrB2基超高溫陶瓷具有耐高溫、抗氧化燒蝕、抗沖刷等優(yōu)良特性,是一種非常有前途的超高溫防熱結(jié)構(gòu)材料。然而ZrB2陶瓷固有的晶體結(jié)構(gòu)決定了它很難進(jìn)行燒結(jié),微米ZrB2基超高溫陶瓷一般需要在很高的溫度下才能致密化,這在很大程度上限制了其增強(qiáng)體的選材范圍,因?yàn)榇蠖鄶?shù)增強(qiáng)體在高溫下性能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重退化。因此,實(shí)現(xiàn)ZrB2基超高溫陶瓷的低溫致密化在工程應(yīng)用上具有重大意義。納米ZrB2陶瓷具有很強(qiáng)的燒結(jié)活性,有望在低溫下實(shí)現(xiàn)致密化。本文針對(duì)ZrB2基

2、超高溫陶瓷難以燒結(jié)的問題,利用納米顆粒具有燒結(jié)活性高的特性實(shí)現(xiàn)了ZrB2基超高溫陶瓷的低溫?zé)Y(jié)。
　　詳細(xì)研究了單相納米ZrB2在燒結(jié)過程中的致密化和晶粒長(zhǎng)大行為,納米ZrB2在1300℃已經(jīng)開始燒結(jié),較微米ZrB2的起始燒結(jié)溫度低了近500℃,而且該溫度下燒結(jié)后的致密度可以達(dá)到70％,繼續(xù)升高燒結(jié)溫度對(duì)其致密度的提升很小,而晶粒長(zhǎng)大較為明顯,當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1600℃時(shí)大多數(shù)晶粒尺寸已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒚琢考?jí)。其原因是在納米ZrB2陶瓷的

3、燒結(jié)初期存在快速的致密化和晶粒長(zhǎng)大兩個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的過程,快速的晶粒長(zhǎng)大很容易使ZrB2晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒚壮叨?體系失去了納米燒結(jié)的特性,導(dǎo)致進(jìn)一步的致密化受阻。即使采用SPS的快速燒結(jié)技術(shù)也很難提高其致密度,因?yàn)榧{米ZrB2在燒結(jié)過程的晶粒長(zhǎng)大對(duì)溫度極為敏感,當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí),晶粒會(huì)瞬間快速長(zhǎng)大。因此,可以采用低溫?zé)Y(jié)納米ZrB2陶瓷,在抑制晶粒長(zhǎng)大的同時(shí)促進(jìn)致密化。
　　采用多步燒結(jié)的方法實(shí)現(xiàn)了納米ZrB2-SiC陶瓷的低溫?zé)?/p>

4、結(jié),在1500℃燒結(jié)就能獲得82%的致密度,晶粒尺寸約210nm,強(qiáng)度高達(dá)838.1MPa,而利用SPS在該溫度下燒結(jié)只能獲得75%的致密度,晶粒尺寸約500nm,強(qiáng)度為420.0MPa,說明采用低溫多步燒結(jié)法制備納米ZrB2-20SiC能有效地抑制晶粒長(zhǎng)大并促進(jìn)致密化。通過濕法成型和等靜壓成型后的坯體熱壓燒結(jié)后能獲得晶粒更加細(xì)小的陶瓷,這主要是因?yàn)樵谥旅芏容^高的生坯中顆粒接觸面增多,導(dǎo)致燒結(jié)過程中的晶界密度增加,在晶界阻力的作用下晶粒