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从近几年的超高温陶瓷的研究发展来看﹐国内外学者对硼化物陶瓷的单一或复合材料做了大量的研究工作﹐所涉及的内容包括制备方法﹐抗氧化性能、力学和热物理性能表征,并取得了突破性进展。然而,对于具有同样应用背景的难熔的碳化物陶瓷复合材料如ZrC、HfC、TaC等的研发却相对较少。现有的初步研究结果表明,这些难熔碳化物材料是一类最富潜力的非氧化物高温结构材料、电子材料﹑耐磨材料和催化材料﹐因而它们正日益受到广大研究人员的关注,可能在未来的超高温环境中得到应用。 在碳化物陶瓷中,HfC和 TaC由于价格昂贵、制备技术和设备要求很高,其大规模使用受到限制。而ZrC价格相对较低,同时也具有碳化物陶瓷优异的性能,如高熔点(3420℃)高硬度(显微硬度为26 GPa)和优良的导电(常温下电导率为78×10-6 cm),导热(热导率为20 W/ (m·K))等性能,被认为是极具应用前景的材料之一。目前关于ZrC陶瓷复合材料的研究可分为两方面:一是制备以ZrC为基体的陶瓷材料﹐即将ZrC与其他材料复合,能够改善ZrC的力学性能﹐弥补其韧性不高﹑抗氧化性能不好等缺点,降低烧结致密化温度﹔二是把ZrC作为增强相加入到其他陶瓷材料基体中,可提高材料的强度﹑韧性﹑抗氧化性能及抗热震性能等。因此,这些复合陶瓷材料具备了单相物质所不具有的优异性能﹐从而扩大了其应用范围。本文从这两种材料入手,对目前ZrC陶瓷的研究进展进行了综述。 以ZrC为基体的陶瓷复合材料 近年来﹐人们尝试将MoSi2、ZrB2、SiC、ZrO2和 Mo等颗粒引入到ZrC基体中形成ZrC基陶瓷复合材料,并对陶瓷复合材料的烧结性能和力学性能进行了初步探索,发现第二相的加入不仅提高了ZrC的烧结性能﹐而且有效地阻止了基体颗粒的异常长大,从而提高了材料的强度和韧性。构成的ZrC基陶瓷复合材料体系有:ZrC-MoSi2复合材料,ZrC-ZrB2复合陶瓷材料、ZrC-SiC复合材料、ZrC-ZrO2复合材料和ZrC-Mo 复合材料。
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