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超高温 HfB2 基陶瓷:结构、高温强度和抗氧化性
Powder Metallurgy and Metal Ceramics ( IF 0.9 ) Pub Date : 2022-07-13 , DOI: 10.1007/s11106-022-00280-2 D.V. Vedel , O.N. Grigoriev , P.V. Mazur , I.V. Kozak
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更新日期:2022-07-14
Powder Metallurgy and Metal Ceramics ( IF 0.9 ) Pub Date : 2022-07-13 , DOI: 10.1007/s11106-022-00280-2 D.V. Vedel , O.N. Grigoriev , P.V. Mazur , I.V. Kozak
添加15 vol.% MoSi 2或15 vol.% SiC 或混合添加15 vol.% SiC 和5 vol.% WC 的超高温二硼化铪陶瓷在1800-2000°C 范围内通过热压制备. 所生产的复合陶瓷的密度>98%。这些组分在热压过程中相互作用,形成新的高温相(WB、MoB)。所有结构元素的晶粒尺寸均不超过 5 μm。HfB 2 –15 vol.% SiC–5 vol.% WC 样品达到最大弯曲强度:室温下为 587 ± 25 MPa,在 1800°C 的测试温度下为 535 ± 18 MPa,与跨晶断裂有关的陶瓷。形成三层氧化膜:上层为硼硅酸盐玻璃,HfSiO 4中间层为HfO 2,夹杂B 2 O 3 -SiO 2,下层为氧化铪和其他氧化物的夹杂物。对于在 1600°C 氧化 5 小时和 1500°C 氧化 50 小时的材料,氧化膜的总厚度约为 50 μm。HfB 2 –15 vol.% MoSi 2复合材料获得了最高的抗氧化性,其中氧化速率不超过~1 mg/cm 2 ∙ h,因为在表面上形成了致密且均匀的HfSiO 4层。然而,最耐腐蚀的二硼化锆复合材料 ZrB 2 –15 vol.% MoSi 2, 显示出约 2 mg/cm 2 ∙ h的氧化速率。二硼化铪陶瓷的这种高抗氧化性可以通过在 HfO 2和 HfSiO 4中比在 ZrO 2和 ZrSiO 4中更慢的氧扩散来解释,这通过氧化过程的数学模型得到证实。
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