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粉末冶金材料科学与工程  2020, Vol. 25 Issue (2): 157-163    
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ZrB2含量和烧结温度对ZrC-ZrB2复合材料组织与性能的影响
王圆圆, 范景莲, 陆琼, 郝亚楠, 高银
中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083
Effect of ZrB2 content and sintering temperature on the microstructure and properties of ZrC-ZrB2 composites
WANG Yuanyuan, FAN Jinglian, LU Qiong, HAO Ya’nan, GAO Yin
State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China
全文: PDF (104033 KB)   HTML (0 KB) 
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摘要 以ZrC和 ZrB2粉末为原料,采用放电等离子烧结法在1 750 ℃和1 850 ℃烧结制备ZrB2含量(质量分数)分别为5%,10%,15%的ZrC-ZrB2复合陶瓷材料,研究ZrB2含量对材料组织与性能的影响。结果表明: ZrC-ZrB2复合材料表面形貌呈鳞片状, 随ZrB2含量增加,晶粒变细。当烧结温度为1 750 ℃时,随ZrB2含量增加,材料密度降低,但断裂韧性提高,ZrB2含量为15%时断裂韧性达到11.972 MPa·m1/2,而ZrB2含量为10%时,材料硬度最大,为16.868 GPa。与1750℃烧结的ZrC-ZrB2复合材料相比,烧结温度为1 850 ℃时材料发生再结晶与晶粒长大,整体力学性能下降,随ZrB2含量增加,材料密度降低,但仍有晶粒细化与力学性能升高的趋势。
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作者相关文章
王圆圆
范景莲
陆琼
郝亚楠
高银
关键词 碳化锆硼化锆放电等离子烧结显微组织维氏硬度断裂韧性    
Abstract:Using ZrC and ZrB2 powders as raw materials, ZrC-ZrB2 composite ceramic bulk materials with ZrB2 content (mass fraction) of 5%, 10%, and 15% were prepared at 1 750 ℃ and 1 850 ℃ respectively by spark plasma sintering. The effects of ZrB2 content on the microstructure and properties of the composites were studied. The results show that the surface morphology of ZrC-ZrB2 composite is scaly, with the increase of ZrB2 content, the grain becomes finer. When the sintering temperature is 1 750 ℃, with the increase of ZrB2 content, the material density decreases, but the fracture toughness increases. When the content of ZrB2 is 15%, the fracture toughness reaches 11.972 MPa·m1/2, while when the content of ZrB2 is 10%, the hardness is the highest of 16.868 GPa. Compared with the ZrC-ZrB2 composites sintered at 1 750 ℃, when the sintering temperature is 1 850 ℃, recrystallization and grain growth occur, and the overall mechanical properties decrease. With the increase of ZrB2 content, the density of the composites decreases, but the size of grain decreases and mechanical properties increases.
Key wordszirconium carbide    zirconium boride    spark plasma sintering    microstructure    Vickers hardness    fracture toughness
收稿日期: 2019-12-16      出版日期: 2020-06-19
ZTFLH:  U465.3  
基金资助:国家自然科学基金重点项目(51534009)
通讯作者: 范景莲,教授,博士。电话:0731-88836652;E-mail: fjl@csu.edu.cn   
引用本文:   
王圆圆, 范景莲, 陆琼, 郝亚楠, 高银. ZrB2含量和烧结温度对ZrC-ZrB2复合材料组织与性能的影响[J]. 粉末冶金材料科学与工程, 2020, 25(2): 157-163.
WANG Yuanyuan, FAN Jinglian, LU Qiong, HAO Ya’nan, GAO Yin. Effect of ZrB2 content and sintering temperature on the microstructure and properties of ZrC-ZrB2 composites. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy, 2020, 25(2): 157-163.
链接本文:  
http://pmbjb.csu.edu.cn/CN/     或     http://pmbjb.csu.edu.cn/CN/Y2020/V25/I2/157
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