超高温陶瓷
超高温陶瓷标准
超高温陶瓷标准
超高温陶瓷（Ultra-High Temperature Ceramics，简称UHTCs）是一类具有出色耐高温性能的陶瓷材料。
通常，超高温陶瓷的使用温
度范围可以达到2000℃以上。
超高温陶瓷具有以下特点和性能：
1. 高温稳定性：超高温陶瓷在极高温度下具有良好的热稳定性
和化学稳定性，不易熔化、氧化或发生化学反应。
2. 强度和硬度：超高温陶瓷通常具有极高的强度和硬度，能够
耐受高温下的机械应力和磨损。
3. 低热膨胀：超高温陶瓷的热膨胀系数较低，使其能够在高温
环境下保持结构的稳定性。
4. 导热性：超高温陶瓷通常是优良的导热体，能够有效地将热
量传导到外部环境。
超高温陶瓷尚未有统一的国际标准，但各个国家和国际组织都有
自己的测试和评估标准。
例如，美国国家航空航天局（NASA）制定了
一系列用于评估超高温陶瓷性能的测试标准，包括高温抗氧化性能测试、热膨胀系数测定等。
此外，欧洲陶瓷学会（European Ceramic Society）也提供了一些测试方法和标准来评估超高温陶瓷的性能。
虽然还没有统一的标准，但超高温陶瓷的性能评估一般包括以下
方面：高温稳定性、热膨胀系数、机械性能、导热性、抗氧化性能等。
通过评估这些性能指标，可以确定超高温陶瓷在特定高温应用中的适
用性和可靠性。
超高温陶瓷材料的制备与力学性能分析
超高温陶瓷材料的制备与力学性能分析引言超高温陶瓷材料，顾名思义，指的是可以在极高温环境下仍保持稳定性能的陶瓷材料。
这种特殊的材料在航空航天、能源、电子等领域具有重要应用价值。
本文将探讨超高温陶瓷材料的制备方法以及力学性能的分析。
一、超高温陶瓷材料的制备方法1. 真空热压制备法真空热压制备法是制备超高温陶瓷材料常用的方法之一。
首先，将陶瓷粉末置于模具中，并在真空环境中预热至高温。
随后，对陶瓷粉末进行压制，使其形成具有所需形状的坯体。
最后，通过高温高压的处理，使陶瓷材料成型。
这种方法可以得到高密度、高强度的超高温陶瓷材料。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法通过将气体反应于表面形成超高温陶瓷材料。
首先，将所需材料的前体化合物气体输入到反应室中。
然后，在适当的温度下，通过化学反应使气体在表面沉积形成固体材料。
这种方法制备的陶瓷材料具有优异的纯度和致密性。
二、超高温陶瓷材料的力学性能分析1. 抗压强度超高温陶瓷材料的抗压强度是衡量其力学性能的重要指标之一。
通过对材料进行压缩试验，可以测得其抗压强度。
这个参数反映了材料在受力情况下的变形能力，越高的抗压强度意味着材料具有更好的抵抗外力的能力。
2. 硬度超高温陶瓷材料的硬度是指其抵抗外界物体压入其表面的能力。
硬度测试常用的方法是维氏硬度测试法。
通过对材料进行一定负荷下的压入测试，可以得到其硬度数值。
高硬度的陶瓷材料往往具有出色的耐磨性和抗刮擦性能。
3. 断裂韧性超高温陶瓷材料的断裂韧性是指材料在受到外界冲击时的抵抗能力。
这个参数直接决定了材料的抗震动和抗震荡性能。
常用的测试方法是悬臂梁法，通过在材料上施加冲击力并测量材料断裂前后的挠度来计算其断裂韧性。
4. 热稳定性超高温陶瓷材料具有出色的高温稳定性，能够在极端高温环境下保持其力学性能。
这种稳定性是由其晶体结构和材料组分的热稳定性共同决定的。
通过热膨胀系数、热导率等参数的测试，可以评估材料的热稳定性。
结论超高温陶瓷材料的制备和力学性能分析是陶瓷材料研究中的重要方向。
超高温下陶瓷材料的性能研究报告
超高温下陶瓷材料的性能研究报告摘要：本研究报告旨在探究超高温下陶瓷材料的性能特点及其应用前景。
通过实验和分析，我们发现超高温下的陶瓷材料具有优异的耐热性、耐腐蚀性和机械性能，适用于航空航天、能源等领域。
此外，我们还发现了一些问题和挑战，如热膨胀系数不匹配和制备工艺复杂等。
为了解决这些问题，我们提出了一些改进方案和未来研究的方向。
1. 引言超高温下的陶瓷材料是一类具有特殊性能的材料，其研究和应用在航空航天、能源等领域具有重要意义。
本报告将重点探讨超高温下陶瓷材料的性能特点和应用前景。
2. 超高温下陶瓷材料的性能特点超高温下陶瓷材料具有以下几个显著的性能特点：2.1 耐热性：超高温下陶瓷材料能够在极端高温环境中保持稳定的物理和化学性质，不易熔化或变形。
2.2 耐腐蚀性：超高温下陶瓷材料能够抵抗酸碱、高温气体和腐蚀性液体的侵蚀，具有优异的耐腐蚀性能。
2.3 机械性能：超高温下陶瓷材料具有优秀的机械性能，如高硬度、高强度和良好的耐磨性。
3. 超高温下陶瓷材料的应用前景基于超高温下陶瓷材料的性能特点，其在航空航天、能源等领域具有广阔的应用前景：3.1 航空航天领域：超高温下陶瓷材料可用于制造航空发动机、航天器热结构件等，提高发动机效率和航天器的耐热性能。
3.2 能源领域：超高温下陶瓷材料可用于制造核电站燃料元件、高温燃烧室等，提高能源利用效率和安全性。
4. 超高温下陶瓷材料的问题与挑战尽管超高温下陶瓷材料具有优异的性能特点，但仍存在一些问题和挑战：4.1 热膨胀系数不匹配：超高温下陶瓷材料与其他材料之间的热膨胀系数不匹配，容易导致材料界面的应力集中和破裂。
4.2 制备工艺复杂：超高温下陶瓷材料的制备工艺复杂，需要高温、高压等特殊条件，制备过程中易产生缺陷。
5. 改进方案和未来研究方向为解决超高温下陶瓷材料的问题和挑战，我们提出以下改进方案和未来研究的方向：5.1 界面工程：通过界面工程技术，改善超高温下陶瓷材料与其他材料之间的热膨胀系数不匹配问题，提高材料界面的力学性能。
高性能新型陶瓷材料的制备与研究
高性能新型陶瓷材料的制备与研究摘要：高性能陶瓷材料的使用温度一般为1400~1500℃，超高温的材料能够达到1800℃以上，主要包含过渡金属的硼化物、碳化物以及石墨、氮化硼等。
高温陶瓷材料主要的优势是熔点较高，具备超高温耐腐蚀性及超高温稳定性，在国防、航天以及容器保护中应用广泛。
目前加强了对Si—B—C—N超高温陶瓷材料的研究，主要应用于超高温涂层材料，制备工艺主要是有机前驱体法，但是因为对超高温稳定机理的理解还需要进一步的加深和研究，其操作严格、成本较高。
因此，加强对新的制备工艺技术的研究，深入探讨超高温稳定化机理将成为未来研究的重要方向和内容。
基于此，对高性能新型陶瓷材料的制备与研究进行研究，以供参考。
关键词：高性能新型陶瓷材料；制备工艺引言从1962年R.L.Coble首先研究并成功生产了高性能的氧化铝复合陶瓷开始，就为复合陶瓷技术开拓了崭新的应用领域。
该类材料不但具备较高的性能，而且耐腐蚀，可在高温高压下正常工作，还拥有其他金属材料所无可比拟的特性，如硬度较高、介电性能优异、低电导率、高温导性好等，从而逐步在照明科技、光学、特种仪表制作、无线电子科技和高温科技等领域得到越来越深入的运用。
1高性能陶瓷材料应用前景陶瓷材料是新材料中的重要分支，在能源、机械、冶金、汽车以及石油化工等各个行业发挥着重要作用，成为工业技术发展中不可或缺的关键材料。
随着社会经济市场的快速发展和国民经济水平的不断提升，工业企业的技术水平也在不断发展和提升，各个行业都迫切的需要大量的高性能陶瓷材料，因此市场前景较为广阔。
陶瓷材料一般情况下分为结构陶瓷、功能陶瓷，有的还分为陶瓷涂层以及陶瓷复合材料等。
目前使用较为广泛的主要是以结构陶瓷和功能陶瓷为主，其中结构陶瓷的优势是耐磨性较强、强度较高，在热机部件、耐磨部件等领域中具有较为广泛的应用。
陶瓷材料在多个领域中都得到了广泛应用，尤其是在高新技术领域，陶瓷材料在其中发挥着非常关键的作用。
超高温材料Si(B)CN
超高温陶瓷材料Si(B)CN高性能陶瓷是新材料的一个组成部分, 它在国民经济中的能源、电子、航空航天、机械、汽车、冶金、石油化工和生物等各方面都有广阔的应用前景, 成为各工业技术特别是尖端技术中不可缺少的关键材料, 在国防现代化建设中, 武器装备的发展也离不开特种陶瓷材料。
随着我国国民经济的高速发展, 工业技术水平的不断提高, 人民生活的不断改善以及国防现代化的需要, 迫切地需要大量的特种陶瓷产品, 市场前景十分广阔。
石油化工行业需要大量的耐磨耐腐蚀的陶瓷部件, 如球阀、缸套等。
纺织行业需要大量的耐磨陶瓷件, 如陶瓷剪刀、导丝轮等。
国防工业需要的具有特殊性能的陶瓷材料, 如防弹装甲陶瓷, 耐射照高温轻质隔热材料等。
在此我们一起了解一下高温陶瓷材料，一般高温陶瓷材料的预期使用温度在1400 ~1500, 而超高温材料是指能在1800以上使用的材料, 主要包括过渡金属( T i、Zr、T a 等) 的硼化物、碳化物以及近年出现的Si( B) CN超高温陶瓷材料等, 还包括碳( 石墨) 和氮化硼等。
这类材料的主要特点是超高温熔点、超高温稳定、超高温耐腐蚀性, 应用于国防、航天、超高温电极、超高温耐腐蚀容器或保护器( 与熔融金属接触) , 超高温涂层等。
近年来, 对Si( B) CN超高温陶瓷材料的研究发展很快, 制备工艺主要是采用有机前驱体法, 对超高温稳定化机理的研究主要集中在硼的作用上。
SiC、Si3N4这一类硅基陶瓷材料具有较高的抗氧化性、高温强度、化学稳定性、抗蠕变等性能, 作为高温结构陶瓷材料倍受人们的青睐。
但Si3N4在1400℃发生热分解SiC在1600℃氧化时性能也发生退化。
因此研究新型高温材料以及对材料进行改性成为迫切需求。
研究人员在这方面做了许多有益的工作, 取得了一些成就, 如: 性能良好的SiC 及Si3N4纤维的研究和开发, 使纤维增强复合材料的性能不断改善。
纳米SiC/Si3N4复合材料的室温强度和韧性比单组分材料提高2～5 倍, 且高温性能也获得较大的改进。
高温陶瓷超导材料的性能与应用研究
高温陶瓷超导材料的性能与应用研究超导材料是一种在低温下能够表现出零电阻特性的材料，对于电力传输、磁共振成像、加速器等领域具有广泛的应用潜力。
而高温陶瓷超导材料是指可以在相对较高温度下实现超导的陶瓷材料。
本文将对高温陶瓷超导材料的性能与应用进行研究。
一、高温陶瓷超导材料的基本性能特点高温陶瓷超导材料相比于低温超导材料拥有更高的临界温度，同时也具有更好的机械和化学稳定性。
高温陶瓷超导材料的基本性能特点如下：1. 高临界温度：相较于低温超导材料需要极低温度下才能实现超导的特性，高温陶瓷超导材料的临界温度可以达到液氮温度以下，甚至更高。
这使得高温陶瓷超导材料的制冷成本大大降低，提高了其应用的可行性。
2. 高磁场承受能力：高温陶瓷超导材料相对于低温超导材料在高磁场下具有更好的超导性能。
这使得高温陶瓷超导材料在MRI、电磁分离、磁悬浮等领域有着广泛的应用前景。
3. 机械和化学稳定性：高温陶瓷超导材料通常采用复合陶瓷结构，具备优异的机械强度和稳定性，能够经受住复杂的工程环境和操作条件。
同时，高温陶瓷超导材料对氧化、腐蚀等环境因素也具有较好的抗性，有利于其实际运用。
二、高温陶瓷超导材料的应用领域高温陶瓷超导材料由于其独特的性能优势，在多个领域中得到了广泛的应用。
以下是高温陶瓷超导材料的主要应用领域：1. 电力传输与储能：高温陶瓷超导材料在电力传输中可以实现超低损耗的输电，减少能源损耗，提高能源利用效率。
此外，高温陶瓷超导材料还可以用于能源储存方面，提高能源供应的可靠性和稳定性。
2. 磁共振成像（MRI）：高温陶瓷超导材料在MRI领域是不可或缺的，其高磁场承受能力和良好的超导性能可以提高成像质量，提供更准确的诊断结果，为医学领域的研究与临床治疗提供了重要支持。
3. 加速器与磁悬浮技术：高温陶瓷超导材料的高磁场承受能力和零电阻特性使其成为加速器和磁悬浮技术中的重要材料。
在加速器中，高温陶瓷超导材料可以实现高能粒子的加速，并在科研领域中有着广泛的应用。
超高温环境下新型陶瓷材料研究及应用
超高温环境下新型陶瓷材料研究及应用作者：张良来源：《科学与财富》2018年第12期摘要：当今时代，无论是超音速飞行器的设计还是运载飞船应用领域的研究，对新材料的需求日益增强。
普通材料很难在这种高强度环境下稳定工作，而超高温陶瓷材料出现，使我们不仅看到了他在极端环境中的稳定性，而且其物理性能和化学性能方面所具备的优势也显露出来，因此成为了这一领域最有应用前景的新材料。
本文分析了超高温陶瓷材料的研究现状，对超高温材料的体系、合成以及材料涂层等方面分别作了评述，并发现存在的部分问题，进而表明超高温陶瓷基涂层材料在未来将具有良好的发展和应用前景。
关键词：超高温陶瓷；复合材料；新材料应用引言超高温陶瓷指的是能够在1800℃以上的高温环境中正常工作，并具备优秀的抗氧化性和抗震性的陶瓷基新型复合材料。
在航空航天工作中，飞行器需要完成长时间超音速飞行、火箭高速推进、突破和再入大气层等任务，这就需要超高温陶瓷材料的加入，这种材料一般被应用在飞行器机翼、发动机热端以及机舱头部等关键部位和其他关键的零部件。
超高温陶瓷材料将来会得到越来越广泛的应用和发展，针对这种新材料展开的研究可以帮助我们实现航空航天领域发展的巨大进步。
一、超高温陶瓷材料研究背景近日，随着最后一块反射面的安装完成，位于贵州黔南州的世界最大单口径射电望远镜的主体工程顺利完工，这是我国航空航天事业的巨大进步，标志着我们在探索太空的旅途上更近了一步。
而这只能说是探索宇宙的天眼条件，我们能够发现其他星系和其中存在的深空物质，但是我们更需要能够直接到达宇宙空间的航天器来帮助我们更加直接的从太空带回真实的物质样本，供科研工作者进行分析检测，这能够帮助我们直观的分析宇宙。
就像著名科幻小说家刘慈欣先生说的那样，人类探索宇宙的过程中使用航天器飞行的关键操作是要摆脱地心引力，克服尤其造成的引力井对飞行器运动产生的干扰，人类为了摆脱航天飞行中遇到的引力深井作出了各种各样的努力，为此付出了巨大的代价。
太空探索新材料超高温陶瓷复合材料开发
太空探索新材料超高温陶瓷复合材料开发随着太空探索的不断深入，对材料科学的需求也日益增长。
在极端的温度和气压条件下，传统材料往往无法承受并保持其性能。
因此，开发新型材料成为太空探索的关键挑战之一。
在这方面，超高温陶瓷复合材料被认为是一个有潜力的解决方案。
本文将介绍超高温陶瓷复合材料的开发和应用前景。
超高温陶瓷复合材料具有优异的耐高温性能和优良的力学性能，在太空探索中具有广阔的应用前景。
它们能够承受极高的温度，抵御强烈的热辐射，以及抵御高速碎片的冲击。
与传统金属材料相比，超高温陶瓷复合材料还具有较低的密度和良好的电绝缘性。
这些特性使其成为制造太空舱壁、发动机喷口和高温传感器等关键组件的理想材料。
然而，要开发出具有理想性能的超高温陶瓷复合材料并不容易。
首先，超高温陶瓷材料具有非常高的熔点，增加了材料的制备难度。
其次，材料的制备过程需要严格控制温度、压力和化学成分，以确保良好的结晶和致密度。
此外，复合材料中的陶瓷颗粒和连续相之间的界面也需要精确控制，以实现优异的力学性能。
为了克服这些挑战，科学家们采用了许多创新的方法。
一种常见的策略是利用纳米技术来增强陶瓷复合材料的力学性能。
通过将纳米颗粒添加到基体材料中，可以增加材料的抗拉强度和韧性，使其更能承受高温和冲击。
此外，科学家们还利用纳米尺度的界面工程来优化陶瓷颗粒和连续相之间的结合力，从而提高材料的整体性能。
另一个关键的技术是利用先进的制备工艺和设备。
例如，采用等离子烧结、热等静压和热等额压等高温处理方法，可以获得具有高致密度和细小微观结构的超高温陶瓷复合材料。
这些工艺不仅可以提高材料的力学性能，还可以改善材料的热导率和稳定性。
当然，超高温陶瓷复合材料的应用远不止于太空探索。
在航空、能源以及其他高温环境下，这些材料也大有用武之地。
例如，超高温陶瓷复合材料可以用于制造高效的航空发动机和火箭喷管，从而提高推力和效率。
此外，它们还可以用于制造高温燃烧器和核反应堆等能源装置，以实现更稳定、高效的能源转换。
超高温超硬陶瓷材料在航空航天领域的应用研究
超高温超硬陶瓷材料在航空航天领域的应用研究随着科技的不断发展与进步，航空航天领域面临着更高的要求和挑战。
为了满足航空航天领域对材料的需求，超高温超硬陶瓷材料应运而生。
这种材料以其卓越的性能和多样的应用领域而备受关注。
本文将探讨超高温超硬陶瓷材料在航空航天领域中的应用研究。
首先，超高温超硬陶瓷材料在航空航天发动机中的应用研究不可忽视。
航空航天发动机作为航空航天领域中最核心的部件之一，对材料的要求非常高。
超高温超硬陶瓷材料的高耐热、耐腐蚀和高硬度特性使其成为理想的选择。
该材料可以承受高温燃烧室中的极端温度和压力，同时还能抵抗高速气流和化学反应的侵蚀。
因此，超高温超硬陶瓷材料可以有效地提高航空发动机的性能和可靠性，同时减轻发动机的负荷和重量，提高燃油效率。
其次，超高温超硬陶瓷材料在航空航天领域中的热防护系统应用研究也具有重要意义。
在航空航天飞行器再入大气层过程中，由于摩擦和空气动力热效应，飞行器表面温度会急剧升高，此时需要有效的热防护系统来保护飞行器的结构和航空电子设备。
超高温超硬陶瓷材料的热稳定性和抗热震性能使其成为理想的热防护材料。
这种材料能够高效地吸收和分散热量，减少热传导和热辐射，保护飞行器的整体结构免受热损伤。
超高温超硬陶瓷材料的应用研究在热防护系统中有着广阔的应用前景。
此外，超高温超硬陶瓷材料在航空航天领域中的储能装置应用研究也备受重视。
航空航天领域对能源存储和使用的要求日益增加，因此寻找一种高效、稳定的储能装置变得尤为重要。
超高温超硬陶瓷材料因其优异的电气性能和化学稳定性而成为储能装置的理想材料。
该材料可以在高温和高电压的环境中保持良好的性能，同时还能避免电解液泄漏和内部短路的问题，提高能量转换效率和储能系统的可靠性。
超高温超硬陶瓷材料在储能装置中的应用研究为航空航天领域的能源存储和使用带来了新的突破和进展。
最后，超高温超硬陶瓷材料在航空航天领域中的传感器和探测器应用研究也具有重要意义。
新型超高温陶瓷材料研究及应用展望
新型超高温陶瓷材料研究及应用展望随着科技的飞速发展，各种新型材料应运而生。
其中，超高温陶瓷材料是一种备受关注的新型材料。
超高温陶瓷材料具有耐高温、强度高、硬度大、化学稳定性好、抗氧化性强等优良性能，被广泛应用于航空、航天、能源、化工、燃料电池等多个领域。
本文将从新型超高温陶瓷材料研究的现状、其在应用中的展望等方面进行论述。
目前，新型超高温陶瓷材料的研究已取得了重大突破。
在生产工艺方面，采用了先进的材料制备技术，如化学气相沉积、热机械合成等。
这些技术使得超高温陶瓷材料制备变得更加简单、高效。
同时，在材料结构设计上，团队通过对材料结构的分析和模拟，对其进行了优化和改进，使其性能得到了进一步提升。
这些研究成果的取得，使得新型超高温陶瓷材料在应用中的潜力更加巨大。
在航空航天领域，新型超高温陶瓷材料已被广泛应用于发动机叶片、燃烧室、喷管、高温结构等部件中。
超高温陶瓷材料具有耐高温、轻质、高强度等优良性能，可以大幅度降低飞行器的重量，提高燃油效率和续航能力，同时也可以提升飞行器的高速、高温性能和稳定性，增强其在极端环境下的适应能力。
此外，新型超高温陶瓷材料还可以用于制造燃料电池，提高其运行温度和性能，进一步推动燃料电池技术的发展。
在能源领域，新型超高温陶瓷材料同样有着广泛的应用前景。
在燃气轮机、燃烧器、热交换器等设备中广泛使用。
超高温陶瓷材料可以提高燃气轮机的运行温度和效率，降低碳排放；在热交换器中，可以提高热效率，节省能源资源；在燃烧器中应用，可以有效降低热处理过程中的能量成本和污染物排放。
综上所述，新型超高温陶瓷材料的研究在各个领域中的应用前景广泛，将对现有技术进行根本性的改进和提升。
未来，我们需要进一步推进超高温陶瓷材料的研究和应用，通过创新的思维、优质的技术和高效的团队合作，将这一材料的性能、稳定性、可靠性等关键指标不断提高，为人们的生活和生产带来更多的美好。
超高温纳米陶瓷绝缘涂料助力航天飞船耐高温
Ｃ ｙｔ ｎ Ｃ ｍｍｄ 发表 。 ｒｓ ｇ ｏ Ｅ ￣
（中科 院合肥物质 科学研 究院 ）
绝蠕 料
天 船耐 高温
目前 ，能够 在２ ０ ￣ ００ Ｃ以上 使用 的超 高温 材 料 主 要 有难 熔 金 属 、ＣＣ 合材 料 以及 超 高 温 ／复 等 ， 其 中 ，超 高 温 材 料 被 认 为 是 未 来 超 高 温 领 域 潜 力 巨大 的应 用 材 料 。 鉴 于 此 ， 世 界 上 掀 起 了 一 股 研 究 超 高 温 的 热 潮 ， 美 国 、 中 国 、 意 大 利 、法 国 、 日本 的 研 究 者 们 都 开 展 了 大 量 的研 究 工 作 ， 国 际 交 流 与 合 作 日渐 频 繁 。超 高 温 材 料 在 原 料 合 成 、烧 结 工 艺 和 性 能表 征 等方 面都 实现 了突破 式进展 。 航 天 院共 同研 究和 北 京 志盛 威 华 化 工 有 限 公 司共 同研 究 开 发 的耐 高温 绝 缘 涂 料 ， 其 绝 缘 性 ， 耐温 性 ， 以及 高 硬 度 、 良好 的抗 氧 化 性 和 抗 热 震 性 、 中等 的热 膨 胀 系数 等优 良 的性 能 ， 因 此 非 常 适 合 做 超 声速 航 天 飞 船 高 温 结 构 材 料 上 高温 绝 缘 下 使 用 。Ｚ 一０ １ 高 Ｓ １９ 耐
超高温陶瓷材料的制备及性能研究
超高温陶瓷材料的制备及性能研究在现代科技的领域中，材料科学一直扮演着重要的角色。
其中，超高温陶瓷材料的制备及性能研究是近年来备受关注的热点之一。
超高温陶瓷材料的制备需要经过多个步骤，每一步都需要严格控制才能保证成品的性能。
在制备过程中，分析和掌握材料性质是至关重要的。
本文将系统地介绍超高温陶瓷材料的制备及性能研究的进展和考虑因素。
1. 超高温陶瓷材料的制备过程超高温陶瓷材料是一种能够在高温下继续存在的耐热陶瓷，通常需要在几千摄氏度以上的温度下稳定工作。
超高温陶瓷材料的制备过程通常涉及到多个步骤，包括原料选择、制粒、成型、烧结等。
特别需要注意的是，由于超高温陶瓷材料的高温特性，任何一步操作都需要非常精确，否则将会影响到整个过程的效果。
2. 超高温陶瓷材料的性能研究超高温陶瓷材料的性能在制备过程中一直是需要关注的因素。
其中，最关键的性质是抗高温能力、耐热稳定性和耐磨损性。
在这方面的研究中，多种实验方法都被使用过，包括热膨胀实验、热导率实验等。
在应用中，超高温陶瓷材料往往用于高温环境下的部件或者是运载器。
如航天器的发动机零部件、高速飞行器的机翼和外壳等。
因此，精确测量和掌握超高温陶瓷材料的性质特别重要，这对于安全和可靠性都有着重要的影响。
3. 制备及性能研究中的考虑因素超高温陶瓷材料的制备及性能研究过程中，很多因素都需要被考虑进去。
首先就是原材料的选择问题。
不同的成分及份额对性质起到很大影响，因此应该根据具体应用场景进行选择，在制备过程中保证成分准确。
其次，超高温陶瓷材料的制粒、成型和烧结等过程需要对温度、时间等严格控制，以确保制备的顺利进行。
在烧结过程中，由于材料内部存在大量裂纹，根据不同的材料性质需要使用不同的方法进行处理。
另外，材料表面处理也是超高温陶瓷材料制备中的重要程序之一，其目的是提升材料表面平整度，防止划伤等表面缺陷，以及增加材料表面的氧化保护层，提高其抗腐蚀性能。
4. 总结超高温陶瓷材料作为一种能在高温环境下稳定存在的材料，在现代工业中扮演着至关重要的角色。
超高温陶瓷基复合材料制备工艺研究进展_严春雷
Research Progress in Preparation Techniques of Ultrahigh Temperature Ceramics Based Composites
Yan Chunlei Liu Rongjun Cao Yingbin Zhang Changrui Zhang Deke
—7—
航天领域备受关注的材料体系，将成为制备高超声速 飞行器结构件最有前途的候选材料之一。
表 1 部分超高温陶瓷及 SiC 的性能［3，11］ Tab．1 Properties of some ultra high temperature ceramics and SiC
ceramics
TiC ZrC HfC TaC ZrB2 HfB2 HfN SiC
use temperature in oxidizing environments / ℃ ≤1650 ＞ 1940 ＞ 2200 2200
对于纤维增强陶瓷基复合材料，制备工艺是影响 其结构及性能的关键因素。制备工艺决定了复合材 料中纤维分布及强度保留率、基体致密度和均匀性以 及纤维与基体之间的界面结合状态。目前，纤维增强 陶瓷基复合材料的制备方法有： 先驱体浸渍裂解法 （ PIP） 、反 应 熔 体 浸 渗 法 （ RMI） 、化 学 气 相 渗 透 法 （ CVI） 、泥浆法（ SI） 等。从国内外研究耐超高温陶瓷 基复合材料情况来看，也主要是围绕这些制备方法开 展材料研制［16 － 18］。有时为了引入第二组元改善材料 特定性能，提高材料致密度，常常将几种制备工艺结 合起来，这样可以发挥各自工艺的优点，克服单一工 艺的不足，进而制得性能优良的超高温陶瓷基复合材 料。本文主要介绍几种制备方法的最新进展。 1 先驱体浸渍裂解法（ PIP）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２０１１年４月
第４７卷第２期
航宅精密制造技术
ＡｖｌＡＴ｜ｏＮＰＲＥｃｔｓｌｏＮＭＡＮＵＦＡＣＴＵ砒ＮＧＴＥｃＨＮｏＬＩ）ｅ１
舾２０１１
眦４７Ｎｏ．２
ＳＰＳ制备ＺｒＢ２基超高温陶瓷的研究进展
姜子晗。
汪涛
（南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京２１１１０６）
【摘要】本文阐述了放电等离子体烧结（ＳＰＳ）技术的相关情况，介绍了ＺｒＢ：基超高温陶瓷的特点、优势、性能以及国内外的ＳＰＳ制备方法，探讨了不同添加剂的助烧效果以及相关机理，展望了我国ＺｒＢ，基超高温陶瓷的应用前景。
【关键词】放电等离子体烧结；ＺｒＢ：；超高温陶瓷
［中图分类号］＇ＩＴｌ２４．５［文献标识码】Ａ【文章编号］１００３—５４５１（２０１１）０２—００３４一０４
ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＺｒＢ２一ｂａｓｅｄＵｌｔｒａ—ＩｌｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｅｒａｍｉｃｓｂｙ
ＳｐａｒｋＰｌａｓｍａＳｉｎｔｅｒｉｎｇ
ＪＩＡＮＧＺｉ—ｈａｎ，ＷＡＮＧＴａｏ
（ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ８ｅｒｏｎｓｕｔｉｃ８ａｎｄａｓｔｍｎａｕｆｉｃｓ，Ｆａｃｕｌｔｙｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１０６）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ叩ａｄ‘ｐｌａｓｍａｓｉｎｔｅｒｉｎｇ（ＳＩＳ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅＷａＳ，ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒ，ａｄｖａｎｔａｇｅ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄＳＰＳｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｔＺｒＢ２一ｂａｓｅｄｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｅｒａｍｉｃｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，曲ｗｅｌｌ鼬ｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇａｉｄｓａ∞ｄｉｓ－ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｓｏｆＺｒＢ２一ｂａｓｅｄｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｅｒａｍｉｃ８ｉｎＣｈｉｎａａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｐａｒｋｐｌａｓｍａｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ＺｒＢ２；ｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｅｒａｍｉｃｓ
引言的导电性（可线切割）和导热性，呈现出陶瓷与金属的
在极端温度条件下（１０００％以上）使用的具有一
定性能的陶瓷称为超高温陶瓷。
例如在高超声速飞行
器的飞行中，鼻锥、密封面、热防护系统面板、发动机热
端、机翼及尾翼前缘所用陶瓷都需承受超高温，并要求
抗氧化、抗热冲击、具有足够的强度和韧性。
满足这一
系列苛刻要求是超高温陶瓷研究的重点。
ＺｒＢ：属六方结构，是Ｂ和ｚｒ之间最稳定的一种化
合物，如图１。
Ｂ原子与ｚｒ离子交替堆垛。
Ｂ原子层
具有石墨层状结构，原子间以共价键结合；Ｚｒ离子层
亦紧密堆垛，层内与层间分布游离态电子，具有金属键图ｌＺｒＢ２晶体结构
结构；相邻层之间以ｚｒ—Ｂ离子键结合。
这种结构特双重性。
ＺｒＢ：基陶瓷比高温合金抗氧化与耐高温性性决定了ＺｒＢ，具有高熔点（３０４０。
Ｃ）和硬度，以及良好更好；比Ｃ／Ｃ复合材料使用周期更长；比氧化物和碳
・鲥・
《航空精密制造技术》２０１１年第４７卷第２期
化物陶瓷断裂韧度更好；比氮化物陶瓷成本更低。
美国宇航局专门做了增强Ｃ／Ｃ复合材料与ＺｒＢ：基陶瓷的对比烧蚀试验，结果表明，相同情况下，前者烧蚀量１．３１９，后者仅为０．０１９。
所以ＺｒＢ：基陶瓷具有成为超高温陶瓷的良好潜质。
２放电等离子体烧结技术
ＺｒＢ，基陶瓷烧结温度一般在１５０００Ｃ以上，烧结方法主要有热压烧结、无压烧结、放电等离子体烧结（ＳｐａｒｋＰｌａｓｍａＳｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＰＳ）及高温自蔓延合成烧结。
其中ＳＩＳ作为一种快速烧结技术，近十几年来发展迅速。
ＳＰＳ系统主要由电源、控制器、压头电极及导电模具等构成，如图２。
ＳＩＳ不像传统热压烧结是由热传递提供温度，而是使电流直接通过压头、粉体与导电模具，如图３。
在高频脉冲作用下，颗粒未接触部位产生放电热，接触部位产生电阻热，在局部形成瞬时高温场，引发颗粒表面熔化蒸发，粉末表面起始氧化膜部分被击穿，粉末得以净化、活化，如图４，再加上垂直压力作用，原子扩散能力大增，烧结快速、致密。
就可制得致密度高、晶粒均匀细小的烧结体。
如果将热压烧结系统的升温速率也上调到与ＳＰＳ等同（如１００℃／ｍｉｎ），两者烧结时间相差很小，最终得到的陶瓷性能也几乎一样，但ＳＩＳ的加热效率更高，耗能大大减少。
ＳＰＳ的缺点是不能烧结大尺寸（直径＜３０ｍｍ）、形状复杂的材料，红外测温仪会有一定误差，烧结温度测量是一大难点。
ＳＰＳ烧结温度高，样品容易致密，但晶粒长大也快。
ＳＩＳ最高可以达到２０００。
Ｃ，过高会对电极造成损坏。
烧结温度处适当保温有助于致密化，但时间过长致密度增大有限且晶粒急剧长大，保温一般在１—１０ｒａｉｎ为宜。
升温速率可通过电流控制，快速升温既防止了晶粒长大，又提高了设备利用率，但升温过快对设备会造成损坏。
一般从室温至６００。
Ｃ较缓，从６００。
Ｃ一９００。
Ｃ可在２００—５００。
Ｃ／ｒａｉｎ，９００。
Ｃ以上时，红外仪开始感应，较缓升至烧结温度。
冷却速率一般可达到３００。
Ｃ／ｍｉｎｏ
烧结压力增大可有效抑制晶粒长大并降低烧结温度，高温烧结时压强一般在３０～５０ＭＰａ。
ＳＰＳ烧结大多采用真空烧结以促进致密化。
到目前为止全球投入使用的ＳＰＳ设备大约有数百台，主要集中在高校内进行科学研究，但是有着大规模生产的潜力。
国内外关于ＳＩＳ制备ＺｒＢ：基超高温陶瓷的研究已经取得了一定的进展，主要的研究对象有ＺｒＢ：一ＳｉＣ、ＺｒＢ２一ＭｏＳｉ２／ＴａＳｉ２、ＺｒＢ２一ＺｒＣ—ＳｉＣ等。
图２ｓＰｓ系统图３ｓＰｓ与热压烧结比较
３ＺｒＢ２基超高温陶瓷的ｓｌｓ钼Ｊｔ
图４ＳＩＳ烧结放热图５ＳＩＳ温度场与电流场的关系
ＳＰＳ集等离子放电、电阻加热、热压为一体，温度场分布与电流密度近似成对应关系，即电流密度大的区域温度高，如图５。
采用ＳＰＳ制备的陶瓷，升温与冷却快，与传统热压相比节省了大部分时间，在较低温下３．１单相ＺｒＢ：烧结
单相ＺｒＢ：的烧结温度高，低于１９００。
Ｃ时致密度很低。
ｌ一２ｔｘｍＺｒＢ：在１９０００Ｃ以上烧结可得到致密度９７％以上的陶瓷，透射电镜表明ＺｒＢ，是等轴晶粒，尺寸小于热压烧结，快速冷却产生的热应力造成主相内存在明显位错，由于放电效果，晶界氧和杂质含量较少，此外晶粒长大也伴随着致密化进程，大于１９００℃或保温超过３ｍｉｎ或加热速率小于２００。
Ｃ／ｍｉｎ，晶粒都
・３５・。