杜玉辉，汤振霄，彭可，周远明，易茂中

(中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083)

ZrB2超高温陶瓷及其复合材料具有高熔点(＞3 000 ℃)、高强度、良好的耐磨和耐腐蚀性能等优良特性，在超高声速飞行器的鼻锥、翼前缘和超燃冲压发动机的前缘等热结构部件具有广阔的应用前景[1-4]。目前，常用的ZrB2陶瓷制备方法为热压法。热压法由于同时升温和加压，有助于物质的接触、扩散和流动，可使烧结温度降低，烧结时间缩短。但热压法无法制备形状复杂的样件，后续需采用金刚石切割成形，周期长且成本高[5-6]。无压烧结在烧结过程中不需要对样品施加压力，可实现近净成形[7-8]，是制备异形件的首选工艺。然而，由于ZrB2为AlB2型晶体结构，属于P6/mmm 空间群，其自身共价键强、晶界自扩散系数低，故难以烧结致密[9]，因此无压烧结制备的ZrB2陶瓷致密度较低。通过减小粉末粒度和添加烧结助剂可改善ZrB2的烧结活性，从而提高烧结致命度。有研究表明，TiB2[10]、Si3N4[11]、SiC[12]和MoSi2[13]等烧结助剂的加入均可提高ZrB2陶瓷的无压烧结性能。根据烧结助剂的作用原理，非氧化物陶瓷的烧结助剂可分为三大类。第一类烧结助剂在烧结过程中形成液相，降低陶瓷烧结温度，如难熔金属Mo、W、Zr、Cr[14]等。但有研究表明，此类助剂使材料的高温性能降低，不利于材料的热结构应用[15]。第二类烧结助剂可与非氧化物陶瓷形成固溶体，促进陶瓷的无压烧结，并降低烧结温度。常用的此类烧结助剂为难熔金属(Ti、Hf、Nb 和Ta 等)的硼化物[16]，此类助剂也对陶瓷高温力学性能存在潜在弊端。……