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摘要
ZrB2-SiC复相陶瓷在超高温领域具有重要的应用前景,但韧性低限制了其应用。本工作通过原位反应烧结制备出Zr2Al4C5化合物增韧ZrB2-SiC复相陶瓷,研究了Zr/Al物质的量比和烧结工艺对复相陶瓷的烧结性能、显微结构和力学性能的影响。结果表明:随着Zr/Al物质的量比的减小,原位反应合成的Zr2Al4C5化合物逐渐增多;随着烧结温度的升高,Zr2Al4C5化合物逐渐反应合成;随着烧结压力的增加和保温时间的延长,复相陶瓷主要相成分为ZrB2、SiC和Zr2Al4C5,开气孔率呈现下降的趋势,断裂韧性呈现先增加后降低的趋势。采用Zr/Al物质的量比2∶6、烧结温度1 800℃、烧结压力20 MPa、保温时间3 min,通过SPS原位反应烧结制备的Zr2Al4C5化合物增韧ZrB2-SiC复相陶瓷,其断裂韧性可达(5.26±0.37) MPa·m1/2;韧化机理主要包括裂纹偏折、裂纹桥接、裂纹分叉以及层状Zr2Al4C5晶粒拔出等能量耗散机制。
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