微波熔盐法合成ZrB2/HfB2-SiC复合粉体及其放电等离子体烧结

来源 :武汉科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mkms2080
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
ZrB2-SiC(Z-S)复相陶瓷具有高熔点、高硬度、高的导电导热能力、良好的抗侵蚀能力和抗氧化性能,因而被广泛应用于火箭推进器、超音速飞行器等超高温领域。目前制备Z-S复相陶瓷的方法是将Z-S复合粉体在高温、高压条件下进行烧结制得的。微波/熔盐辅助硼热/碳热还原法合成Z-S复合粉体具有合成反应温度低、保温时间短、所得复合粉体的纯度高且具有各向异性结构,有利于材料增韧等优点。另一方面,放电等离子体烧结(SPS)可以制备高致密度、力学性能优异的Z-S复合陶瓷。基于此,本论文通过微波/熔盐辅助硼热/碳热还原法合成了Z-S复合粉体,研究了反应温度、保温时间以及各原料用量对复合粉体合成过程的影响,并通过放电等离子体烧结制备了Z-S复相陶瓷。研究表明:(1)以ZrO2、SiO2、活性炭以及B4C为原料,以NaCl-KCl为熔盐介质,采用微波/熔盐辅助硼热/碳热还原法,在原料配比为n(ZrO2/SiO2/B4C/C)=1.00:0.37:0.80:2.61,熔盐介质与反应物的质量比为2.0且反应温度为1200°C/20 min的条件下合成了Z-S复合粉体。相较传统热还原法,本方法所需反应温度降低了约200°C,保温时间从数小时缩短至20 min。产物中ZrB2颗粒具有棒状单晶结构,其长度和直径分别为数十微米和数微米,长径比约为10。产物中SiC颗粒为六方片状单晶结构,其长度和厚度分别处于亚微米级和纳米级。熔盐介质和微波加热的共同作用不仅极大地加速了Z-S在低温下的合成反应,而且还促进了其取向生长生成具有各向异性结构的单晶。(2)以ZrSiO4、活性炭以及B4C为原料,以NaCl-KCl为熔盐介反应质,采用微波/熔盐辅助硼热/碳热还原法,在原料配比为n(ZrSiO4/C)=1.0/4.5、B4C过量60 mol%、熔盐介质与反应物的质量比为2.0及反应温度为1200°C/20 min的条件下合成了Z-S复合粉体。微波加热和熔盐介质促进了ZrB2晶体通过“自编织模式”外延生长,生成具有各向异性结构的单晶六方片状颗粒。其生长过程如下:首先,通过热还原法合成具有棒状结构的ZrB2;然后棒状ZrB2相互编织成空间网络状结构;最后,网络状结构的空隙被随后生成的ZrB2逐渐填补,生成片状ZrB2,六方片状的ZrB2颗粒的长度和厚度分别处于微米级和纳米级。(3)以HfO2粉、SiO2粉、活性炭粉以及B4C粉为原料,以NaCl-KCl为熔盐介质,采用微波/熔盐辅助硼热/碳热还原法,在原料配比为n(HfO2/SiO2/B4C/C)=1.00:0.37:0.80:2.61、熔盐介质与反应物的质量比为2.0以及反应温度为1250°C/20 min的条件下合成了HfB2-SiC复合粉体。产物中HfB2为单晶纳米棒状结构,且分散均匀,其长度和直径分别为数微米和数百纳米,长径比为5-10。产物中SiC呈不规则形貌,均匀分散于HfB2的周围。(4)以1200°C/20 min的条件下,ZrO2、SiO2、活性炭以及B4C为原料,采用微波/熔盐辅助硼热/碳热还原法合成的Z-S复合粉体为原料,采用放电等离子体烧结(SPS)在2000 oC/15 min/100 MPa的条件下制备了Z-S复相陶瓷。所制备Z-S复相陶瓷的致密度达99.2%,其维氏硬度和断裂韧性分别为24.5 GPa和4.8 MPa·m1/2。SEM结果表明起始Z-S复合粉体中的棒状结构经SPS烧结后依旧存在,其存在对烧结产物力学性能的提高具有显著的促进作用,诱发了裂纹偏转和桥接等多种增韧机制。Z-S复相陶瓷抛光刻蚀后的SEM结果表明,复相陶瓷中存在着大量棒状ZrB2,其平均长径比高达5.3。
其他文献
面对全球的经济变革和经济竞争,多功能开放型企业供需网(简称SDN)取代供应链成为新的供需模式是经济市场全球化的必然。SDN是复杂多变的混沌环境下的产物,用线性系统的管理方法来
金融发展与经济增长之间存在着互为影响的关系。运用格兰杰因果分析法对湘南1978--2007年农村存款余额与农村社会总产值之比(RDEVE)以及农村社会人均总产值增长率(RGOUT)和量进行
巫文强《经济运行的制度因素》(以下简称“巫著”)是一部以“民本关怀”为情感主线的制度经济学著作。此书既非西方新制度经济学理论体系的总梳理,也非某一制度理论的单纯解读,而
香港中文大学教授郎咸平日前在其新经济理论研讨会暨新著发布会上说,德隆问题说明金融与实业的结合是危险的,监管部门对像德隆这样的类金融控股公司的监管应有一整套思路,并制定有效的应对策略,否则将来还会有第二第三个德隆出现。  他说,目前内地许多工商企业属下都拥有不同形态的金融公司,比如信托公司、集团财务与保险公司、商业银行等,形成了现行法律所允许的所谓类金融控股公司,这类金融控股公司最大的特点就是企业资