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文档简介

1/1超高温陶瓷制备与微结构调控研究进展

最近，中国科学院上海硅酸盐讨论所张国讨论员带领的课题组在超高温陶瓷的制备与微结构调控方面取得了重要进展，他们与物质材料讨论机构（NationalInstituteforMaterialsScience）的YoshioSakka讨论员合作，首次提出并采纳强磁场下的注浆成型实现了超高温陶瓷（ZrB2，HfB2）的织构化，为进一步提超群高温陶瓷的性能供应了新的途径。该项讨论工作发表在国际闻名杂志ScriptaMater上，审稿人对该工作赐予了高度评价。关于织构化ZrB2-SiC的学术论文（ScriptaMater.，60（8）,615-618(2023)）在投稿5天后即被接收，并获得编辑——加州高校戴维斯分校SubhashRisbud教授的高度评价：“采纳强磁场下的注浆成型制备ZrB2基陶瓷是一个好玩的新方向，创新性的结合强磁场下的成型与放电等离子烧结是这篇文章的亮点。具有更高硬度和好玩的抗氧化性能各向异性是值得报道的结果…这篇文章具有足够的创新来推举发表。”另一篇关于织构化HfB2-SiC的论文（ScriptaMater.，60[10]913-916（2023）），审稿人也赐予了极高的评价：“这是一篇好玩的文章，不仅在于讨论的材料体系，还在于尝试实现一种特别的织构化显微结构。”该项工作已申请中国创造专利一项（202310205213.2）。过渡金属硼化物陶瓷（ZrB2,HfB2）被认为是超音速飞行器热爱护系统中最有潜力的候选材料之一，但是其目前所表现出来的性能还不能满意实际应用的需要。织构化是优化陶瓷材料性能的一种重要途径。ZrB2和HfB2具有六方晶体结构，不同晶面具有不同的原子密度和化学键特征，据此，讨论人员猜测，这些在晶体结构层次的特征将导致硼化物晶体的各向异性，而织构化则可能实现其在某一方向性能的最优化。为此，讨论人员开展了织构化超高温陶瓷的讨论。在获得颗粒单分散浆料的基础上，首先通过在强磁场下（12T）注浆成型，然后采纳SPS烧结手段获得了硼化物颗粒沿c轴方向高度取向排列（Lotgering取向因子f0.9）的ZrB2-SiC和HfB2-SiC陶瓷。对于ZrB2-SiC和HfB2-SiC织构化陶瓷，与c轴垂直的（00l）面表现出更高的硬度，在高温氧化条件下更简单形成具有爱护性的SiO2膜，致使内部ZrB2，HfB2的氧化被抑制。硼化物超高温陶瓷织构化后在（00l）面所表现出的明显的抗氧化性能优势，将有利于材料潜在性能的最大发挥。这一讨论结果在超高温陶瓷领域是首次报道，并为超高温陶瓷的微结构调控和氧化抑制途径提出了新的思路。本工作得到国家自然科学基金重点

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