1 西北民族大学土木工程学院，兰州 730124
2 甘肃省新型建材与建筑节能重点实验室，兰州 730124
ZrB2基复相陶瓷在超高温领域有着重大应用潜力，但其韧性低、抗氧化性差限制了其实际应用。以Zr、B4C、Al、C和Si粉为原料，采用反应放电等离子体烧结制备出ZrB2-SiC-Zr2Al4C5复相陶瓷，研究了反应过程和反应机理，探究了Zr2Al4C5含量和氧化温度对复相陶瓷高温氧化行为的影响，揭示了其抗氧化机制。结果表明：900 ℃时，B4C和Zr反应开始生成ZrB2；1 100 ℃开始生成SiC；1 400 ℃时反应初期形成的Zr3Al3C5与ZrC及Al4C3生成了Zr2Al4C5；但随着温度继续升高Zr2Al4C5则会转化为Zr3Al4C6。复相陶瓷氧化后主要物相为ZrO2、ZrSiO4和铝硅酸盐以及SiO2玻璃相；随着Zr2Al4C5含量的增加，氧化层表面呈现出凹凸不平、疏松多孔，存在明显的长条状晶粒和不均匀分布的玻璃相。本工作为深化对ZrB2-SiC基复相陶瓷的高温氧化行为的理解提供了实验依据，为开发高性能ZrB2-SiC基高温复相陶瓷提供了实验与理论支持。
二硼化锆基复相陶瓷 烧结 反应机理 氧化行为 zirconium diborides-based multiphase ceramic sintering reaction mechanism oxidation behavior
1 1.中国空气动力研究与发展中心 空气动力学国家重点实验室
2 计算空气动力研究所 绵阳 621000
二硼化锆(ZrB2)是一种应用于高超声速飞行器的新型防热材料, 近年来受到广泛关注。本研究根据ZrB2在不同温度下的氧化产物二氧化锆(ZrO2)与三氧化二硼(B2O3)的微观结构和形貌, 改进了原有的ZrB2氧化唯象模型, 研究了ZrB2的氧化行为, 提出了中等温度区间液态B2O3的生成、蒸发、填充的动态平衡关系, 并考虑了孔隙出口处的B2O3蒸气浓度。研究结果表明: 改进后的模型能够预测低流速准静态条件下ZrB2的氧化行为, 与加热炉中的样品恒温氧化测试结果吻合良好; 孔隙对氧化过程有较大影响, 在相同的温度、氧分压下, 孔隙率越大, 被氧化程度越高; 在基材表面存在B2O3液态膜的情况下, 扩散过程对氧化速率的控制被极大地降低, 材料表现出最强的抗氧化性能。
二硼化锆 氧化行为 孔隙率 模拟 液态膜 zirconium diboride oxidation behavior pore fraction simulation film
