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激光原位合成ZrB2-C增强Cu基涂层的微观结构

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稀有金属 2020年第1期44卷 34-40页

作者：吕相哲战再吉曹海要燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004

采用Al-ZrO2-B4C-Ni-Cu粉末为原料,以激光熔覆技术与原位反应相结合的方式,在纯Cu表面制备了ZrB2与石墨C增强Cu基复合涂层。利用光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等分析了涂层的... 详细信息

采用Al-ZrO2-B4C-Ni-Cu粉末为原料,以激光熔覆技术与原位反应相结合的方式,在纯Cu表面制备了ZrB2与石墨C增强Cu基复合涂层。利用光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等分析了涂层的组织结构、相组成、原位自生相的形态和界面;利用维氏显微硬度计测量了复合涂层的硬度;并分析复合涂层微观结构的生长过程。结果表明:复合涂层中原位合成了细针状的ZrB2陶瓷相和以Al2O3为核心的球形石墨。熔池基体成分由于快速冷却,非平衡凝固形成树枝晶结构,并包裹ZrB2陶瓷相。原位合成的细针状ZrB2陶瓷为纤维型增强相,并且与金属基体结合良好,可以有效的提高复合涂层的机械性能。在接近复合涂层表面的位置具有最高的显微硬度,在深度方向上涂层内部的显微硬度缓慢降低,在经过界面后迅速降低至Cu基体的硬度值。复合涂层的平均显微硬度达到4800 MPa,相比Cu基体提高了约7倍。

关键词：激光熔覆原位合成 ZrB2 球形石墨复合涂层

层状zrb_2-SiC-G陶瓷在1300℃下的抗氧化性及其残余强度的研究

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无机材料学报 2017年第9期32卷 961-966页

作者：刘晓燕魏春城牛金叶杨赞中于长新山东理工大学材料科学与工程学院淄博255049

采用流延–层叠–热压的方法制备了不同石墨界面层的层状zrb_2-SiC-G超高温陶瓷,研究其在1300℃下氧化0.5~10 h的氧化行为以及氧化时间对室温残余强度的影响,观察了增重量随氧化时间的变化,并对其物相和形貌进行了分析。结果表明,石墨... 详细信息

采用流延–层叠–热压的方法制备了不同石墨界面层的层状zrb_2-SiC-G超高温陶瓷,研究其在1300℃下氧化0.5~10 h的氧化行为以及氧化时间对室温残余强度的影响,观察了增重量随氧化时间的变化,并对其物相和形貌进行了分析。结果表明,石墨界面层中添加40vol%zrb_2和10vol%SiC制备的层状zrb_2-SiC-G超高温陶瓷,室温弯曲强度为670 MPa,断裂韧性为13.7 MPa·m^(1/2),氧化10 h后弯曲强度仍达429MPa,断裂韧性仍达10.25 MPa·m^(1/2),优异的残余强度是由于表面形成了致密的SiO_2玻璃层而阻止了材料内部被氧化。

关键词： ZrB2 层状陶瓷氧化残余强度

ZrB2粉体的熔盐合成及ZrB2基陶瓷材料的制备与性能

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ZrB2粉体的熔盐合成及ZrB2基陶瓷材料的制备与性能

作者：邝昌柳武汉科技大学

学位级别：硕士

针对电弧炉用石墨电极在服役过程中升华严重、抗氧化性差、污染环境等问题,亟需开发高致密度、力学性能优异、抗氧化性好和低电阻率的陶瓷基复合材料以满足电极材料行业的发展需求。本文围绕zrb超细粉体合成和zrb基陶瓷复合材料烧结致... 详细信息

针对电弧炉用石墨电极在服役过程中升华严重、抗氧化性差、污染环境等问题,亟需开发高致密度、力学性能优异、抗氧化性好和低电阻率的陶瓷基复合材料以满足电极材料行业的发展需求。本文围绕zrb超细粉体合成和zrb基陶瓷复合材料烧结致密化问题展开研究,探究陶瓷结构调控与其导电性、抗氧化性等物理性能的相关性。采用熔盐法在低温下制备zrb超细粉体,研究了不同热处理温度、保温时间、B/Zr摩尔比对其物相组成、显微形貌的影响;接着利用所制备的zrb超细粉体、采用放电等离子烧结制备zrb–SiC–Graphite陶瓷复合材料,再分别采用放电等离子烧结和热压烧结制备zrb–SiC–HfB陶瓷复合材料,并研究了不同纳米石墨含量、HfB含量、烧结方式对陶瓷复合材料结构与性能的影响。研究结果表明:(1)在NaCl和KCl的混合熔盐介质、氩气气氛中,利用Zr O和KBH原料、在800℃保温4 h制备了zrb超细粉体。当使用适当过量KBH即B/Zr摩尔比为6:1时,所制备的zrb超细粉体的粒径约为100～500 nm,呈大小均一的薄片状和不规则球状。(2)在1700℃、真空中施压30 MPa的条件下采用放电等离子烧结制备了zrb陶瓷、zrb–SiC和zrb–SiC–Graphite陶瓷复合材料。添加2～15 vol.%纳米石墨的zrb–SiC–Graphite陶瓷复合材料具有结构均匀的连续陶瓷基体,具有较高弯曲强度(418.54 MPa)与较低电阻率(0.101μΩ?m)。经过1500℃氧化3 h试验后,相比于zrb陶瓷,zrb–SiC陶瓷复合材料和掺杂纳米石墨的zrb–SiC–Graphite陶瓷复合材料具有更优异的抗氧化性。(3)在1700℃、真空中施压40 MPa的条件下,分别采用放电等离子烧结与热压烧结制备了zrb–SiC–HfB陶瓷复合材料。相比于放电等离子烧结,热压烧结促进了复合材料的烧结与致密化,热压烧结试样基体的结构分布均匀,弯曲强度达到919.16 MPa。添加2～15 vol.%HfB有助于提升材料的弯曲强度,对其导电性的影响较小。经过1500℃氧化3 h试验后,分别添加15 vol.%、20 vol.%HfB的zrb–SiC–HfB陶瓷复合材料抗氧化性较好,且热压烧结对陶瓷复合材料抗氧化性的影响较小。

关键词： ZrB2 熔盐法 ZrB2基陶瓷复合材料放电等离子烧结热压烧结

In-situ ZrB2-hBN ceramics with high strength and low elasticity

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Journal of Materials Science & Technology 2020年第13期47卷 186-193页

作者： Ji Zou Guo-Jun Zhang Zheng-Yi Fu State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of TechnologyWuhan430070China School of Metallurgy and Materials University of BirminghamB152TTBirminghamUK State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials Institute of Functional MaterialsDonghua UniversityShanghai 201620China

ZrB2 ceramics with various hexagonal BN(hBN)additions up to 37 vol%were reactively densified by spark plasma sintering using powder mixtures containing ZrB2,ZrN and boron.ZrN-boron based additives effectively promoted the densification process,ZrB2 ceramics reached>99%relative density at 2000℃and an applied pressure of 60 MPa with only 5 vol%in-situ formed hBN,whereas the relative density of pure ZrB2 was only 91.2%at the same conditions.Increasing thehBN contents,the morphology of hBN grains gradually changed from quasi-spherical to flake dominated,which has substantial influence on their mechanical properties.In-situ ZrB2-10 vol%hBN ceramics demonstrated high flexural strength of 597±22 MPa,relatively low Young’s modulus of 406 GPa and good machinability,especially for the impressively large strain to failure(1.47×10^-3)which is superior to most of their counterparts in the ZrB2 based particulate reinforced ceramics.

关键词： ZrB2 Reactive sintering Spark plasma sintering Boron nitride containing ceramics Mechanical property

SiC-zrb_2复合浆料流动性研究(英文)

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无机材料学报 2013年第5期28卷 566-570页

作者：李丹姚秀敏杨勇黄政仁中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学北京100864

为制备高性能SiC-ZrB2网眼多孔陶瓷,对SiC-ZrB2复合浆料的流动性质进行了初步研究。分析SiC和ZrB2粉体在水溶液中的流动性质,并对分散剂硅溶胶和粘结剂羧甲基纤维素(CMC)的添加量进行了优化。基于以上优化结果,重点探索了固含量和ZrB2... 详细信息

为制备高性能SiC-ZrB2网眼多孔陶瓷,对SiC-ZrB2复合浆料的流动性质进行了初步研究。分析SiC和ZrB2粉体在水溶液中的流动性质,并对分散剂硅溶胶和粘结剂羧甲基纤维素(CMC)的添加量进行了优化。基于以上优化结果,重点探索了固含量和ZrB2添加量对浆料流动性质的影响。固含量为65wt%的浆料可作为有机泡沫浸渍过程的最佳条件,而ZrB2添加量不可超过25wt%。

关键词： SiC ZrB2 羧甲基纤维素硅溶胶流变性质

Densification and Structure Evolution of zrb_(2)-ZrO_(2) Composites Prepared by Plasma Activated Sintering using ZrB2@ZrO2 Powder

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2021年第2期36卷 215-222页

作者：杨海涛 ZHANG Jian 李俊国 SHEN Qiang State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China

The densification and the structure evolution of the plasma activated sintered(PAS sintered)zrb_(2)-ZrO_(2) composite via the ZrO_(2)-coated zrb_(2) powder(zrb_(2)@ZrO_(2))prepared by in situ passivation method were investigated.The composition and microstructure were characterized by XRD,Raman,SEM,and EDS techniques.The coated powder has excellent sintering performance.The relative density of the composite reaches above 90%at 1200℃,and the main sintering process occurs between ZrO_(2) particles.While at above 1500℃,the relative density reaches above 95%and the main sintering process occurs between zrb_(2) and ZrO_(2) particles.With the increase of ZrO_(2) coating content,the structure of the sintered body changes from zrb_(2) continuous network structure to island structure.When the content is 20%,an island structure is formed.Increasing the ZrO_(2) content further causes the overheating of ZrO_(2).Thus,the best sintering performance reaches when the coating content is 20wt%.

关键词： ZrB2 ZrO2 coating content densification structure evolution

ZrB2-SiC/（C/C）复合涂层材料微观结构与静态氧化特性

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复合材料学报 2019年第9期36卷 2163-2168页

作者：薛朋飞刘津生孙建涛解惠贞秦淑颖崔红西安航天复合材料研究所西安710025 高性能碳纤维制造及应用国家地方联合工程研究中心西安710089

采用涂刷法在C/C复合材料表面制备了ZrB2-SiC复合涂层,采用XRD和SEM分析了涂层的相组成和微观结构,并研究了ZrB2-SiC/(C/C)复合涂层材料在1 200℃和1 500℃的静态氧化性能。结果表明:ZrB2-SiC涂层结构致密,无明显的孔洞和裂纹;涂层有效... 详细信息

采用涂刷法在C/C复合材料表面制备了ZrB2-SiC复合涂层,采用XRD和SEM分析了涂层的相组成和微观结构,并研究了ZrB2-SiC/(C/C)复合涂层材料在1 200℃和1 500℃的静态氧化性能。结果表明:ZrB2-SiC涂层结构致密,无明显的孔洞和裂纹;涂层有效改善了材料的抗氧化性能,经1 200℃静态氧化60min后,ZrB2-SiC/(C/C)复合涂层材料失重率仅为2.4%,1 500℃时失重率增大至15%,小于无涂层保护的C/C复合材料(~35%)。ZrB2-SiC/(C/C)复合涂层材料氧化后,形成了含有ZrO2等高熔点颗粒的玻璃态SiO2氧化膜,能够有效抑制氧的扩散,从而提高了C/C复合材料抗氧化性能。

关键词： C/C复合材料 ZrB2 SiC 涂层氧化

zrb_2增强NbMo基复合材料制备及性能研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2017年第9期46卷 2433-2436页

作者：王琦刘宗德胡慧东高远王永田华北电力大学电站设备状态检测与控制教育部重点实验室北京102206

采用真空热压烧结法制备两种成分的zrb_2增强NbMo基复合材料:42.5%Nb+42.5%Mo+15%zrb_2、42.5%Nb+42.5%Mo+10.5%zrb^(2+)4.5%SiC(体积分数)。烧结工艺为温度1600℃,轴向应力30 MPa,保护气体为氩气,保温时间分为1 h和2 h。使用扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析材料的微观结构和相组成,使用显微维氏硬度计和液压式万能试验机检测材料的力学性能。研究发现,zrb颗粒均匀分布于NbMo固溶体中,在添加SiC的样品中有SiC的剩余以及MoSi_2相的生成。与无陶瓷相添加的样品相比,添加陶瓷相的样品的抗压强度由1380.15 MPa提高至1974.17 MPa,屈服强度提高至1664.13 MPa,硬度提高3~5倍。保温时间越长,材料的抗压强度、屈服强度和硬度越高。复合材料强度和硬度提高是固溶强化以及zrb和NbMo之间良好的界面结合力的结果。

关键词： ZrB2 热压烧结微观结构力学性能

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使用木糖醇合成纳米zrb_2粉末的研究

无机材料学报 2016年第6期31卷 597-601页

作者：赵月李军平汪庭语李锐星冯志海才鸿年北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室北京100191 航天材料及工艺研究所北京100076 中国兵器装备集团公司北京100089

以正丙醇锆、乙酸、硼酸和木糖醇为原料,采用溶胶-凝胶法,通过碳热还原反应制备了纳米zrb_2粉末。在反应体系中,木糖醇既提供反应所需的碳,又与硼酸形成了配位化合物。通过对凝胶前驱体粉末进行傅里叶红外光谱以及热重分析,探讨了溶胶-... 详细信息

以正丙醇锆、乙酸、硼酸和木糖醇为原料,采用溶胶-凝胶法,通过碳热还原反应制备了纳米zrb_2粉末。在反应体系中,木糖醇既提供反应所需的碳,又与硼酸形成了配位化合物。通过对凝胶前驱体粉末进行傅里叶红外光谱以及热重分析,探讨了溶胶-凝胶反应过程对碳热还原反应温度以及凝胶陈化时间的影响。结果表明,引入木糖醇促进了反应过程的进行,湿凝胶无需陈化处理,并且降低了碳热还原温度。当木糖醇与正丙醇锆的摩尔配比为1.4时,使用未经陈化的凝胶前驱体,经1450℃碳热还原即可获得平均直径约50 nm的等轴状zrb_2纳米颗粒,粉体氧含量为1.36wt%。

关键词：纳米木糖醇 ZrB2 溶胶-凝胶合成