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超高温陶瓷制备与微结构调控研究进展

  超高温陶瓷的制备及组织控制研究进展

  近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员张国军带领的研究小组,在超高温陶瓷的制备和微观结构控制方面取得了重要进展。他们与国家材料科学研究所研究员Yoshio Sakka会面,首次提出并采用强磁场注浆实现超高温陶瓷(ZrB2,HfB2)的织构化,为进一步提高超高温陶瓷的性能。这项研究发表在世界着名杂志Scripta Mater上,评论家对这项工作给予了高度评价。提交后5天收到Scripta Mater。,60(8),615-618(2009)),由加利福尼亚大学戴维斯分校的Subhash Risbud教授编辑高度评价:“在强磁场下制备ZrB2基陶瓷是一个有趣的新方向,在强磁场下形成和放电等离子体烧结的创新组合是本文的重点,它具有较高的硬度和有趣的各向异性值得注意...本文有足够的创新推荐。“HfB2-SiC的另一篇文章(Scripta Mater。,60 [10] 913-916(2009)),Reviewer也给了非常高的评价:”这是一篇有趣的文章,不仅在材料的研究系统,而且还试图实现特殊的纹理微观结构。“这项工作已申请中国发明专利(200810205213.2)。过渡金属硼化物陶瓷(ZrB2,HfB2)被认为是热保护系统材料之一超音速飞机是最有希望的材料,但它目前所表现的性能还不能满足实际需要应用。质地是优化陶瓷材料性能的重要途径。 ZrB2和HfB2具有不同原子密度和不同晶面化学键特征的六方晶系结构。由此,研究人员预测,在晶体结构水平上的这些特征将导致硼化物晶体的各向异性,而质地可能是为了在单向优化中实现其性能。为此,研究人员对纹理化高温陶瓷进行了研究。基于获得的单分散浆料,在强磁场(12T)和SPS烧结下通过浆料铸造获得沿着硼化物颗粒的c轴(Lotgering取向因子f 0.9)具有高取向的ZrB 2颗粒。 -SiC和HfB2-SiC陶瓷。对于ZrB2-SiC和HfB2-SiC织构陶瓷,垂直于c轴的(001)面显示出较高的硬度,在高温氧化条件下更容易形成保护性SiO2膜,导致内部ZrB2,HfB2氧化被抑制。氧化硼超高温陶瓷质地(00l)表面之后具有明显的抗氧化性能优势,将有助于最大限度地发挥材料的潜在性能。本研究成果是超高温陶瓷领域的首例报道,为超高温陶瓷的微观控制和氧化抑制提供了新的思路。这项工作是由国家自然科学基金(“超高温陶瓷的相图研究,材料制备和微结构控制(No.50632070)”)资助。 (来源:中国科学院上海硅酸盐研究所)

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