ZrB2-SiC复相超高温陶瓷的水基凝胶注模成型

超高温陶瓷（UHTCs）在航天热防护领域具有重要应用前景，其中复相ZrB2-SiC是最有潜力的候选材料之一。目前的热压烧结工艺制约材料的广泛应用，开展其凝胶注模成型和常压烧结研究具有重要意义。然而，非氧化物复合粉体的共分散及高温烧结致密化所需纳米炭黑的引入面临巨大困难。本项目通过粉体表面基团的水解或在颗粒表面形成非晶化缺陷等方式对复合粉体进行表面改性，通过其在水基浆料中共分散行为的研究，揭示非氧化物粉体表面改性的内在机制，提出实现非氧化物复合粉体共分散的有效途径；通过添加剂分子结构设计、选择及其对炭黑分散行为的研究，弄清添加剂分子结构与炭黑分散效果相互影响的内在化学机制，探索提高炭黑分散效果的有效途径；通过凝胶注模成型及常压烧结研究，建立其凝胶注模成型和常压烧结工艺，为ZrB2-SiC基UHTCs复相陶瓷的未来实际应用及其它UHTCs复相陶瓷材料的研究奠定基础。

超高温陶瓷（UHTCs）在航天热防护领域具有重要应用前景，其中复相ZrB2-SiC是最有潜力的候选材料之一。目前的热压烧结工艺制约材料的广泛应用，开展其凝胶注模成型和常压烧结研究具有重要意义。然而，非氧化物复合粉体的共分散及高温烧结致密化所需纳米炭黑的引入面临巨大困难。利用高能球磨方式，在颗粒表面形成非晶化缺陷，借助聚合物长链在炭黑表面形成较厚保护层的方法对炭黑进行表面改性，研究不同的分散介质对浆料中共分散行为的研究，揭示非氧化物粉体表面改性的内在机制，提出实现非氧化物复合粉体共分散的有效途径；采用TiC和B4C原位高温反应生成的碳源，有效解决了碳在水基浆料中的分散难题，烧结得到的超高温材料具有较高的韧性。通过一系列粉体表面改性处理包括球磨、酸洗等，新型碳源引入方式（TiC）以及优化凝胶注模成型工艺，ZrB2-SiC复合粉体的固含量可以达到50vol%，首次解决了高固含量ZrB2浆料难题，干燥后的素坯弯曲强度达10MPa，烧结致密度达95%T.D以上。该项目的实施为ZrB2-SiC基UHTCs复相陶瓷的未来实际应用及其它UHTCs复相陶瓷材料的研究奠定基础。