中國粉體網(wǎng)訊  超高溫陶瓷是指能在1800℃以上應(yīng)用，具有相當(dāng)優(yōu)良的高溫抗氧化性和抗熱震性的陶瓷基復(fù)合材料。超高溫陶瓷能夠適應(yīng)超高音速長時(shí)飛行、大氣層再入、跨大氣層飛行和火箭推進(jìn)系統(tǒng)等極端環(huán)境，可用于飛行器鼻錐、機(jī)翼前緣、發(fā)動(dòng)機(jī)熱端等各種關(guān)鍵部位或部件。

超高溫陶瓷主要是由高熔點(diǎn)硼化物和碳化物組成，其中HfB₂、ZrB₂、HfC、ZrC、TaC等硼化物、碳化物超高溫陶瓷熔點(diǎn)都超過3000℃，無相變，具有優(yōu)良的熱化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的物理性能，包括高彈性模量、高硬度、低飽和蒸汽壓、高熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率、適中的熱膨脹率和良好的抗熱震性能等，并能在高溫下保持很高的強(qiáng)度。

目前常用的超高溫陶瓷主要有陶瓷基復(fù)合材料、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷和氮化物陶瓷。

陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料的研究主要集中在C_f/SiC及SiCf/SiC復(fù)合材料。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的董紹明等嘗試在PIP制備Cf/SiC、SiCf/SiC復(fù)合材料的過程中加入硼、鋁等添加劑，達(dá)到了縮短PIP致密化時(shí)間、提高抗氧化能力和力學(xué)性能的效果。

碳化物超高溫陶瓷

目前常用的碳化物超高溫陶瓷主要包括SiC、ZrC、TaC和HfC。碳化物超高溫陶瓷的研究主要集中在制備性能更好的層狀碳化物超高溫陶瓷，以及加入添加劑對(duì)陶瓷性能的影響等。Ma等采用熱壓燒結(jié)法制備的含20%SiC及10%石墨的ZrC-SiC-C陶瓷，其室溫下彎曲強(qiáng)度達(dá)到了425MPa，并且在300℃熱震后仍能保持約63.5%的原始強(qiáng)度。

硼化物超高溫陶瓷

硼化物超高溫陶瓷與碳化物和氮化物相比，擁有更加優(yōu)異的抗氧化性能，近年來關(guān)于硼化物超高溫陶瓷的研究主要集中在致密化工藝、力學(xué)性能的提高以及抗氧化行為等方面。硼化物超高溫陶瓷主要包括ZrB₂，TaB₂和HfB₂。Wang等使用原位反應(yīng)熱壓法制備了ZrB₂-SiC-ZrC復(fù)合材料，并研究了試樣在1750℃下的靜態(tài)等溫氧化性能。

氮化物超高溫陶瓷

氮化物超高溫陶瓷的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，多以共價(jià)鍵為主，結(jié)構(gòu)單元為四面體的M₄N，類似于金剛石，也稱為類金剛石化合物。應(yīng)用較廣泛的氮化物超高溫陶瓷主要有Si₃N₄，BN和HfN等。Matsuoka等研究發(fā)現(xiàn)HfO₂促進(jìn)了Si₃N₄的致密化。Guo等發(fā)現(xiàn)在燒結(jié)助劑MgO-Lu₂O₃的作用下，在1500℃或低于1500℃的Ar氣環(huán)境中可得到密實(shí)的Si₃N₄-ZrB₂陶瓷。

超高溫陶瓷基復(fù)合材料由于具有潛在的高溫綜合性能優(yōu)異的特點(diǎn)，是未來超高溫領(lǐng)域很有前途的材料，對(duì)其開展基礎(chǔ)材料科學(xué)研究和高端技術(shù)科學(xué)研究，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。