放电等离子烧结是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结, 具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控等优点, 该方法近年来用于超高温陶瓷复合材料的制备. 产生的脉冲电流在粉体颗粒之间会发生放电, 使其颗粒接触部位温度非常高, 在烧结初期可以净化颗粒的表面, 同时产生各种颗粒表面缺陷, 改善晶界的扩散和材料的传质, 从而促进致密化, 相对于热压烧结超高温陶瓷复合材料而言,放电等离子烧结的温度更低、获得的晶粒尺寸更细小.直流场的存在还会加速晶粒的长大, 从而促进致密化, 但在较低的温度区域内或烧结初期晶粒几乎不长大, 致密化的主要贡献来源于放电和晶界扩散的改善. 放电等离子烧结可以有效降低晶界相低熔点物质的含量, 易获得“干”界面超高温陶瓷复合材料, 对材料的高温力学性能非常有利. 放电等离子烧结制备的 HfB2-30%SiC(体积百分比)材料的室温强度可以保持到 1500℃, 室温下的强度为 590MPa, 而 1500℃空气条件下的强度为 600 MPa. 采用放电等离子烧结的 ZrB2-15%MoSi2(体积百分比)材料在 1500℃下的强度保持率明显高于热压烧结的超高温陶瓷复合材料, 分别为 55.5%和 47.0%
陶瓷材料的致密化和晶粒长大行为很大程度上取决于烧结温度、保温时间和加热速率, 通过烧结温度、 保温时间和加热速率的优化可以获得致密且晶粒细小的 ZrB2 材料. 在升温速率 200~300℃/min 条件下, 在 1900℃下烧结 3 min 可以获得致密度 97%以上的 ZrB2 陶瓷材料, 而热压烧结方法制备 ZrB2 需要在 2100℃或更高的温度下才能致密化. 升温速率的提高有利于获得高致密度和晶粒细小的超高温陶瓷复合材料, 而采用热压烧结方法在 1900℃烧结30 min 只能获得低于 90%致密度的 ZrB2, 在烧结温度 2000℃或以上、压力为 20~30 MPa 烧结 80 min或 以 上 , 获 得 的 ZrB2 材 料 的 致 密 度 为 95%~99%。
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