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超高溫陶瓷材料 

發布時間:2020/07/23

超高溫陶瓷基復合材料是指在2000℃以上的高溫環境下能保持物理化學性能穩定的、以陶瓷相為基體的高溫結構材料,具有密度小、耐磨損、高溫物理性能優異、熱化學穩定性好、抗熱震性能良好等突出優勢,超高溫陶瓷基復合材料被認為是制造航天器熱防護部件最具前景的材料。

碳化物陶瓷基復合材料

超高溫碳化物陶瓷主要包括碳化鋯(ZrC)、碳化鉿(HfC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈦(TiC)等,具有熔點高、高溫強度高、導電導熱性能優異以及抗熱沖擊性能好等優勢;但是,由于其脆性大以及抗氧化性能不足,因此常加入碳化硅(SiC)、硼化鋯(ZrB2)、氧化鋯(ZrO2)、硅化鉬(MoSi2)、鉬(Mo)金屬、石墨(Cg)等顆粒增強其力學性能,改善其抗氧化以及燒結性能。常見的碳化物陶瓷基復合材料有ZrC-SiC、ZrC-ZrB2、ZrC-ZrO2、ZrC-MoSi2、ZrC-Mo、ZrC-SiC-Cg、HfC-SiC、TaC-SiC、TiC-SiC等。 

硼化物陶瓷基復合材料

超高溫硼化物陶瓷主要包括硼化鋯(ZrB2)、硼化鉿(HfB2)、硼化鉭(TaB2)和硼化鈦(TiB2)等。超高溫硼化物陶瓷中有較強的共價鍵,具有高熔點、高強度、熱導率和電導率大、蒸發率小的優勢,但共價鍵較強的特性使材料致密化燒結困難,材料高溫抗氧化性能也有待提高。ZrB2HfB2是研究最為廣泛的超高溫硼化物陶瓷。通過添加SiC制備ZrB2-SiC、HfB2-SiC復合材料,可以獲得較高的二元共晶溫度,改善材料的力學和抗氧化性能。

連續纖維增韌陶瓷基復合材料

連續纖維增韌陶瓷基復合材料是指以超高溫陶瓷或復相陶瓷為基體,如ZrC、ZrB2、HfC、HfB2、TaC、ZrC-SiC、ZrB2-SiC、HfB2-SiC、ZrB2-ZrC-SiC等,以耐高溫纖維為增強體,如碳纖維(Cf)、碳化硅纖維(SiCf)等,形成的具有高強度、高韌性、密度小、耐高溫等優異性能的超高溫復合材料。

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