热压烧结ZrC-TaC陶瓷的组织结构与力学性能

【作者】 张岩； 王玉金； 陈磊； 李传会； 郭英奎； 赵彦伟；

【机构】 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院； 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院； 北京航天材料与工艺研究所；

【摘要】 碳化锆超高温陶瓷在航空航天、核工艺、电子等领域有广阔的应用前景。为了改善ZrC陶瓷的烧结及力学性能,本文以实验室合成的亚微米Zr C粉和TaC粉为原料,采用热压烧结工艺制备Zr C-TaC陶瓷,探索烧结温度和TaC含量对陶瓷固溶体的固溶行为、致密化行为、组织结构和力学性能的影响规律。TaC的含量分别为0,5%,10%和15%,烧结工艺为2000℃/30MPa/30min和2050℃/30MPa/30min。XRD结果表明,随TaC含量的增加,Zr C的衍射峰向高角度偏移,晶格常数变小。当TaC含量为5%和10%时,完全形成了（Zr,Ta）C固溶体,TaC的衍射峰消失。当TaC含量为15%时,未完全固溶,有少量TaC残余。烧结温度由2000℃提高的2050℃,TaC在Zr C中的固溶度提高。随着TaC含量的增加,复合材料的致密度、维氏硬度和弹性模量单调下降,抗弯强度没有明显规律,断裂韧性则随着TaC含量的增加逐渐减小。2050℃烧结的Zr C-5%TaC陶瓷的综合性能最佳,其致密度、弹性模量、抗弯强度、断裂韧性及硬度分别达到99.9%、403GPa、303MPa、2.84MPa·m^1/2和16GPa。更多还原