[發(fā)明專利]一種含有共晶組織的陶瓷材料及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711302894.X | 申請日： | 2017-12-08 |
| 公開（公告）號： | CN107879745B | 公開（公告）日： | 2020-08-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉吉軒;張國軍 | 申請（專利權(quán)）人： | 東華大學(xué) |
| 主分類號： | C04B35/58 | 分類號： | C04B35/58;C04B35/622;C04B35/645 |
| 代理公司： | 上海申匯專利代理有限公司 31001 | 代理人： | 翁若瑩;王文穎 |
| 地址： | 200050 上*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 含有 組織 陶瓷材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種含有共晶組織的HfB2?HfC?SiC陶瓷材料及其制備方法。所述陶瓷材料包括以質(zhì)量百分計(jì)的HfB2 60～70％、HfC 5～15％及SiC 20～30％。制備方法為：將HfB2、HfC、SiC原料粉體用濕法球磨使其混合均勻，干燥后得到HfB2?HfC?SiC混合粉體；將混合粉體裝入石墨模具中，先在真空條件下，升溫并保溫；然后施加軸向載荷，并通入惰性氣氛，同時(shí)，升溫再保溫?zé)釅簾Y(jié)制備HfB2?HfC?SiC陶瓷材料；將HfB2?HfC?SiC陶瓷材料進(jìn)行熱處理后，磨除帶孔隙的表面淺層即可。本發(fā)明所制備的陶瓷材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，制備方法具有工藝簡單、可操控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種含有共晶組織的HfB2-HfC-SiC陶瓷材料及其制備方法，屬于耐高溫材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)
HfB2的熔點(diǎn)高于3000℃，具有優(yōu)異的耐高溫性能，在作為超高溫?zé)岱雷o(hù)材料方面具有獨(dú)特的潛在優(yōu)勢。美國NASA研究發(fā)現(xiàn)，在HfB2中添加SiC制備的 HfB2-SiC復(fù)相陶瓷具有良好的抗燒蝕性能，其表面因高溫?zé)g而產(chǎn)生的氧化層可對基體材料能起到有效的保護(hù)作用。但是，當(dāng)熱流密度和馬赫數(shù)達(dá)到臨界值后，表面氧化層與基體的粘附性會(huì)降低，導(dǎo)致抗燒蝕性能變差。為解決這一問題， NASA的研究人員通過調(diào)節(jié)HfB2-SiC陶瓷的成分，向其中添加HfC改善了其抗燒蝕性能。結(jié)果表明，HfB2-HfC-SiC陶瓷的抗燒蝕性能優(yōu)于HfB2-SiC復(fù)相陶瓷 [Bull J,et.al.,U.S.Patent,No.5750450,1998.]。所以，HfB2-HfC-SiC陶瓷極有希望被用作高超聲速飛行器的新型超高溫?zé)岱雷o(hù)材料。
眾所周知，材料的顯微結(jié)構(gòu)特征直徑影響著材料的力學(xué)性能，細(xì)小、均勻的顯微組織往往對提升材料力學(xué)性能有利。共晶、亞共晶材料通常具有非常細(xì)小的組織結(jié)構(gòu)，且共晶組織內(nèi)部各相彼此交錯(cuò)嵌套構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致這類材料表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能。已有研究表明，共晶或亞共晶ZrB2-SiC陶瓷、ZrB2-SiC-B4C 陶瓷等具有較高力學(xué)和斷裂韌性。如，具有共晶組織特征的ZrB2-SiC陶瓷的硬度高達(dá)24GPa、韌性高達(dá)6.0MPa·m1/2[Tu R,et.al.,Journal of the Ceramic Societ of Japan 116 431-435 2008.]。所以，若能在HfB2-HfC-SiC陶瓷中制備出共晶或亞共晶組織，將有利于進(jìn)一步提升該材料的力學(xué)性能。
高溫?zé)崽幚矸ㄊ侵苽浜泄簿ЫM織陶瓷材料的有效方法之一。該方法依據(jù)材料的共晶成分點(diǎn)和共晶溫度設(shè)計(jì)材料的初始組分設(shè)計(jì)和熱處理工藝，以獲得完全共晶材料或具有較高共晶組織含量的亞共晶材料。因此，采用高溫?zé)崽幚矸ǎ侠碓O(shè)計(jì)HfB2-HfC-SiC陶瓷的初始組分和熱處理工藝，將能夠獲得含有共晶組織的HfB2-HfC-SiC陶瓷，有望進(jìn)一步提高HfB2-HfC-SiC陶瓷的力學(xué)性能，對促進(jìn)該材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是：提供一種含有共晶組織的HfB2-HfC-SiC陶瓷材料及其制備方法，以進(jìn)一步提高HfB2-HfC-SiC陶瓷的力學(xué)性能。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種含有共晶組織的陶瓷材料，其特征在于，包括以質(zhì)量百分計(jì)的HfB2 60～70％、HfC 5～15％及SiC 20～30％。
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