超高溫陶瓷材料（UHTCs），主要包括硼化物、氮化物、碳化物，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高溫領(lǐng)域，比如噴嘴，熔爐，高溫電極，熱防護(hù)系統(tǒng)等。其中ZrB2基陶瓷，如ZrB2-ZrC陶瓷，由于其輕質(zhì)、高硬度、高熔點(diǎn)、優(yōu)秀的物理化學(xué)穩(wěn)定性，高熱導(dǎo)率，高溫抗熱震性，從而被認(rèn)為是最有前景的超高溫材料。
近日，來自陜西科技大學(xué)的Changqing Liu團(tuán)隊(duì)在《Vacuum》雜志上發(fā)表了題為《Effect of SiC content on Microstructure evolution of ZrB2-ZrC-SiC ceramic in sol-gel process》的文獻(xiàn)，研究了SiC組分添加對ZrB2-ZrC-SiC復(fù)合材料的影響。
文章摘要
加入SiC第二相的ZrB2-ZrC 陶瓷材料，已被證明比單純的ZrC、ZrB2或者ZrC-ZrC復(fù)合材料具有更好地力學(xué)性能和抗氧化性，文獻(xiàn)通過對陶瓷基復(fù)合材料的氧化過程的實(shí)驗(yàn)證明，不同含量ZrC、ZrB2、SiC的百分配比對復(fù)合材料的力學(xué)性能有很大影響，第二相SiC的增加可以通過抑制ZrSiO4的形成抑制氧擴(kuò)散，從而提高ZrB2-ZrC陶瓷的抗氧化性。此外，對ZrB2-ZrC-SiC陶瓷復(fù)合材料的研究表明，10% 組分SiC添加的ZrB2-ZrC擁有最好的粒徑和最好的力學(xué)性能。此外，由于SiC的加入，粒徑的尺寸有所改善，這會(huì)增強(qiáng)ZrB2基陶瓷的力學(xué)性能和燒結(jié)性。因此，可以推測出，SiC的添加對最終ZrB2基陶瓷復(fù)合材料的性能有重要的影響，包括粒徑，體積分率，同質(zhì)性，多孔性以及化學(xué)性能和穩(wěn)定性等方面。
文章結(jié)論
在本篇文獻(xiàn)中，通過溶膠凝膠法制備了平均粒徑在200nm左右的ZrB2-ZrC-SiC陶瓷粉末。凝膠前驅(qū)體的熱分解過程在1300℃下產(chǎn)生了相對高的陶瓷產(chǎn)率，達(dá)到了54%，伴隨著SiO2,ZrO2,B2O3和C的副產(chǎn)物的產(chǎn)生。陶瓷化過程在1500℃時(shí)完成，形成ZrC，ZrB2，SiC陶瓷相。在陶瓷化的過程中，隨著碳含量的增加，氧化物完全轉(zhuǎn)化為碳化物。此外，無論是C組分含量高，還是Si組分含量高，都會(huì)使得陶瓷粒徑變小且粒徑分布明顯變窄。研究還表明，隨著SiC的含量的增加，SiC和碳的空間立體效應(yīng)和晶體釘扎效應(yīng)都增強(qiáng)了，陶瓷相的生成也會(huì)受這兩種顆粒生長行為（效應(yīng)）的控制，從而最終制得優(yōu)良的、均一的陶瓷粉體。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0042207X20302670?dgcid=rss_sd_all
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