放电等离子烧结制备ZrB2-SiC超高温陶瓷的力学性能及氧化行为

摘要

在服役环境中,超高声速飞行器表面与空气剧烈摩擦导致温度极高.超高温陶瓷相较于一般陶瓷而言具有高熔点和良好的抗氧化烧蚀性能,是目前极具前景的热防护材料之一.采用放电等离子两步烧结工艺将ZrB2纳米粉末和SiC粉末在1700°C下制备超高温陶瓷材料ZrB2-20％SiC,通过纳米压痕微观实验、三点弯实验研究其力学性能及其在高温环境下的氧化行为,着重分析1000、1200、1400和1600°C4种不同氧化温度下ZrB2-20％SiC超高温陶瓷的氧化表面、氧化截面和氧化层厚度.结果表明:ZrB2-20％SiC超高温陶瓷的硬度为18 GPa,弹性模量为541 GPa,断裂韧性为5.7 MPa·m1/2;当氧化温度为1600°C时,超高温陶瓷内部的SiC由被动氧化转变为主动氧化,并且随着氧化温度升高,超高温陶瓷氧化层厚度与氧化温度呈正相关.