本技术涉及一种碳化硅晶须/高熵硼化物复合材料及其制备方法,属于超高温结构材料领域。该复合材料以金属氧化物、碳化硼、石墨和碳化硅晶须为原料,采用硼碳热还原法制备高熵硼化物粉体,再通过超声分散和机械搅拌实现高熵硼化物粉体与碳化硅晶须的均匀混合,最后烧结得到复合材料。该材料具有碳化硅晶须分布均匀、致密度高、硬度高、断裂韧性大等特点。通过超声分散和机械搅拌处理,有效解决了碳化硅晶须与高熵硼化物粉体的团聚问题,简化了工艺流程。与未添加碳化硅晶须的高熵硼化物陶瓷相比,断裂韧性提高了26%。
背景技术
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高熵硼化物陶瓷是一类新的超高温陶瓷,由于具有高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应等四大核心效应,相比于单一组元的硼化物陶瓷具有更加优异的性能,如更高的硬度和更好的抗氧化性能。然而高熵硼化物陶瓷仍有两个致命缺陷限制了其实际应用,即断裂韧性差和抗氧化性能差。
为了提高陶瓷韧性,研究者常用的方法包括第二相增韧、细晶强化增韧、纤维增韧以及相变增韧等。在众多增强相中,碳化硅由于具有熔点高、密度小,强度高,抗氧化性能好等优势,是超高温陶瓷最为理想的增强相。且相较于碳化硅颗粒,添加碳化硅晶须更有利于提高陶瓷韧性。但在高熵硼化物陶瓷中添加碳化硅晶须需要解决以下三个问题:1,由于碳化硅晶须具有更高的表面能,在陶瓷中容易发生团聚,需要对其进行分散,目前常用的分散方法是球磨,但球磨过程容易引入杂质,且可能破坏晶须形态;2,高温下晶须形态容易退化,因此需要降低烧结温度;3,引入碳化硅晶须后是否会影响高熵硼化物陶瓷的固溶。
有文献表明B4C-SiCw复合陶瓷中,相比于未添加SiCw的B4C陶瓷,添加碳化硅晶须虽提高了陶瓷韧性,但降低了陶瓷硬度。因此,通过合理的方式使碳化硅晶须均匀分散在高熵硼化物陶瓷中,从而调控高熵硼化物材料体系的力学性能具有重要意义。但目前还没有关于碳化硅晶须强韧化高熵硼化物陶瓷的报道。
实现思路