张玉栋，李继文，王南南，潘昆明，张亮亮

SPS工艺参数对ZrB2-MoSi2-SiC复合陶瓷组织与高温抗氧化性能的影响

张玉栋1, 2，李继文1，王南南1, 2，潘昆明2，张亮亮1, 2

(1. 河南科技大学 材料科学与工程学院，洛阳 471023；2.金属材料磨损控制与成型技术国家地方联合工程研究中心，洛阳 471003)

采用放电等离子烧结法，在烧结温度为1 700～2 000 ℃，升温速率为75～150 ℃/min，保温3～10 min条件下制备ZrB2-MoSi2-SiC复合陶瓷(ZMS15陶瓷)，研究烧结温度、升温速率和保温时间等工艺参数对材料致密度以及1 200 ℃高温抗氧化性能的影响。结果表明：ZrB2-MoSi2-SiC复合陶瓷的致密度随烧结温度升高和升温速率增大而增大，保温时间为7 min时致密度最大。ZMS15陶瓷高温氧化时形成双层结构的氧化层，外层为玻璃态SiO2层，内层为颗粒状富ZrO2层。随烧结温度升高，材料的抗氧化性能增强。ZrB2-MoSi2-SiC复合陶瓷的最佳SPS工艺为烧结温度2 000 ℃、升温速率125 ℃/min、保温时间7 min，所得陶瓷的相对密度大于98.5%，在1 200 ℃氧化72 h后的质量增加率小于8 mg/cm2。

放电等离子烧结；ZrB2-MoSi2-SiC陶瓷；工艺参数；相对密度；抗氧化性能

ZrB2基超高温陶瓷的密度小，熔点、硬度和热导率高，并具有良好的高温热物理性能和热化学稳定性及较好的抗氧化性能，广泛应用于航空航天的热屏蔽组件、加热炉组件和表面热防护部件等高温领域[1−6]。作为热防护材料，ZrB2基超高温陶瓷在国外较先进的超高声速飞行器上已有一定的应用，但国内对该材料的研究尚处在起步阶段。研究表明[7−9]，ZrB2基陶瓷脆性大、易开裂、难制备，加入一定量的SiC和MoSi2可改善其烧结性能和力学性能；加入MoSi2可进一步提高ZrB2基陶瓷的力学性能，同时在高温环境下材料表面生成SiO2，增强材料的抗氧化性能；……