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MC-C-O体系在超高温条件下相平衡的热力学分析

钟洪彬李美栓周延春王俊山许正辉张中伟房学良

中国腐蚀与防护学报

从热力学角度出发,采用工程数学软件Matlab计算出了 在涉及超高温(2073 K以上)范围的宽温域内一些典型过渡金属 碳(硼)化物与氧反应的Δ G0,以及相应的平衡氧分压;在此基础上 绘制了2500 K时ZrC-ZrO2体系和SiC-SiO2体系的氧化物蒸气压图以及界面蒸气压随温度的变化曲线。依据上述热力学数据,可以了解不同碳化物的氧活性和平衡氧分压随温度的变化规律,以及ZrC-ZrO2和SiC-SiO2体系氧化物蒸气压特别是界面蒸气压的大小,对于深入了解改性C/C复合材料和超高温陶瓷的超高温氧化行为,特别是对于改性C/C复合材料中有效的抗氧化添加剂的选择有理论指导意义。

关键词: 热力学分析 , ultra-high temperature ceramics , carbon/carbon composites , ultra-high temperature oxidation

包裹Yb_2O_3的ZrB_2-SiC复合材料无压烧结

冯超 , 朱时珍 , 徐强

稀有金属材料与工程

采用沉淀法制备了表面包裹Yb_2O_3的ZrB_2-SiC-Yb_2O_3复合粉体(不同含量的Yb_2O_3作为烧结助剂),并在1900℃无压烧结制备了ZrB_2-SiC-Yb_2O_3复合材料.研究Yb_2O_3添加量对复合材料致密化和性能的影响.结果表明,Yb_2O_3的添加在促进ZrB_2-SiC烧结致密的同时,也提高了ZrB2-SiC复合材料的力学性能.添加10% Yb_2O_3(质量分数, 下同)的ZrB_2-SiC复合材料的相对密度为89%,抗弯曲强度为158 MPa,断裂韧性为2.95 MPa·m~(1/2).

关键词: 超高温陶瓷 , ZrB_2-SiC , Yb_2O_3 , 无压烧结 , 力学性能

LaB_6和La_2O_3添加剂对ZrB_2-SiC超高温陶瓷结构与性能的影响

朱时珍 , 徐强 , 杨洋 , 程琨

稀有金属材料与工程

采用SPS工艺制备添加La_2O_3或LaB_6的ZrB_2-SiC陶瓷,测量试样的密度和力学性能,利用扫描电镜和透射电镜观察试样的微观形貌,研究添加镧的不同化合物对ZrB_2-SiC陶瓷显微结构和力学性能的影响,分析添加量对材料力学性能的影响.同时对ZrB_2-SiC-La_2O_3和ZrB_2-SiC-LaB_6陶瓷进行热处理,考察热处理对其力学性能的影响.结果表明,加入2.5%或5%(质量分数, 下同)的La_2O_3或LaB_6添加剂后,材料的室温强度、高温强度、断裂韧性都比无添加剂时要高;当含量相同时,加入LaB_6比La_2O_3更有利于提高陶瓷材料的室温强度;当添加剂的含量为2.5%时,材料的室温强度比较好,当添加剂的含量为5%时,材料的高温强度和断裂韧性比较高.热处理可以提高ZrB_2-SiC-La_2O_3和ZrB_2-SiC-LaB_6陶瓷材料的高温强度.

关键词: 超高温陶瓷 , ZrB_2-SiC , 力学性能 , 氧化镧 , 硼化镧

常压烧结ZrB2-SiC复相材料的抗氧化行为研究

闫永杰 , 张辉 , 黄政仁 , 刘学建

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00631

以溶胶凝胶法合成的超细ZrB2粉体为主要原料,研究了不同含量Mo和Mo-B4C为烧结助剂时,ZrB2-SiC体系的常压烧结工艺,测试了其力学性能,并系统研究了分别以4wt%Mo和4wt%Mo-2wt%B4C为烧结助剂制备的ZrB2-20wt%SiC复相陶瓷在不同温度下的静态抗氧化行为,研究表明:仅以Mo作为烧结助剂时,在1300℃以上材料表面开始出现ZrO2颗粒析出而迅速氧化. 当添加Mo-B4C复合烧结助剂时,液相保护层在1300℃开始出现,并随着温度升高逐步变厚且均匀,材料在1500℃氧化30min后,抗弯强度仍有室温强度的86%,表现出良好的抗氧化性能.

关键词: 超高温陶瓷 , pressureless sintering , oxidation resistance

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