zrcr2al4c5碳化物陶瓷的制備及其組織性能研究

1、工學(xué)Zr(Cr)2Al4C5 工學(xué)Zr(Cr)2Al4C5 碳化物陶瓷的及其組織性能研究RESEARCH ON SYNTHESISSTRUCTURE AND PROPERTIES CARBIDES 哈爾濱工業(yè)大學(xué)201106分類號：分類號：學(xué)校代碼：密級：公開國內(nèi)國際工學(xué)Zr(Cr)2Al4C5 碳化物陶瓷：學(xué) 位：導(dǎo)申 請工學(xué)材料學(xué)復(fù)分類號：分類號：學(xué)校代碼：密級：公開國內(nèi)國際工學(xué)Zr(Cr)2Al4C5 碳化物陶瓷：學(xué) 位：導(dǎo)申 請工學(xué)材料學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu) 20116月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)科、所 在：答 辯 日 期：授予學(xué)位：Classified U.D.C.: ion for the De

2、gree of Master Classified U.D.C.: ion for the Degree of Master in RESEARCH ON SYNTHESIS、 STRUCTURE PROPERTIES OF Zr(Cr)2Al4C5 CARBIDES Zou AcademicDegreete Prof. Chen Master of Material dCenter for June, ite Date of Oral Examination： Harbin Institute of Zr-Al-C 陶瓷是一類在航天航空領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景的三元層狀陶瓷，具有高、高熱導(dǎo)率及良

3、好的抗氧化性能等特性，在溫環(huán)境中能夠保持陶瓷中的 Zr-Al-C 陶瓷是一類在航天航空領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景的三元層狀陶瓷，具有高、高熱導(dǎo)率及良好的抗氧化性能等特性，在溫環(huán)境中能夠保持陶瓷中的 Zr 形成物理和化學(xué)穩(wěn)定性。本文以部分 Cr 元素替代 Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷，以提高 Zr-Al-C 碳化物陶瓷的抗氧化性。采用 ZrC、AlCr3C2、炭黑粉為原料，利用熱壓燒結(jié)備了Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷，并研究了材料的相組成及顯微組織結(jié)構(gòu)，進行了室溫力學(xué)性能測試和靜態(tài)氧化實驗，并了材料的靜態(tài)氧化機理及 Cr 含量對材料組織性能影響。本文為了Cr 含量對材料性能的影響，設(shè)計了Zr(Cr

4、)2Al4C5 陶瓷材料了Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷，其體系，采用熱壓燒結(jié)法成功工藝參數(shù)為：燒結(jié)溫度 1900、燒結(jié)壓力 30 MPa1h燒結(jié)產(chǎn)物中的主相為Zr(Cr)2Al4C5，除此之外還含有少量的 Zr3Al4C6、 ZrC、Cr2AlC、Cr9Al17、Cr3C2 和 Cr7C3 相。Cr 元素的加入能一定程度上減小 Zr2Al4C5 的晶粒尺寸，但當含量過高時，Cr 元素部分富集而形成第二相。而Cr 含量的增加，Zr(Cr)2Al4C5 材料的彎曲強度先升高后降低，而斷裂韌性則一直提高。了材料的靜態(tài)抗氧化性能，發(fā)現(xiàn)Zr(Cr)2Al4C5 材料在 1000-下的靜態(tài)氧化動力學(xué)曲線

5、及氧化層厚度隨時間變化曲線與 Zr2Al4C5 材料類似，均遵循 ktn 形式的拋物線規(guī)律，而Zr(Cr)2Al4C5 材料具有較小的表面增重和氧化層厚度，說明其抗氧化性能與 Zr2Al4C5 材料相比有了相當明顯地改善。在氧化條件相同的情況下，Zr0.9Cr0.12Al4C5 材料的抗氧化性最好。材料在氧化初始階段，生成的氧化產(chǎn)物為 ZrO2 和 Al2O3，隨著氧化過程的進行，氧化層的成分轉(zhuǎn)變?yōu)?ZrO2 和(Al0.9Cr0.1)2O3。氧化層可大致分為三層：表面的Cr 氧化層、中間較為疏松的 ZrO2/Al2O3層及氧化層與基體之間的氧化過渡層。在氧化最外層形成的富 Cr 氧化層，能起

6、到有效的“屏障”作用，的侵入，是其具有較好的抗氧化性能的關(guān)鍵。氧： Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷；熱壓燒結(jié)；顯微組織；力學(xué)性能；抗氧化性-Zr-Al-C ceramics are a class of layered ternary ceramics with widely in during the high conductivity he aerospace industry, which of physical-chemical temperature due to their high melting , high good . This thesis is to substitut

7、e Zr Zr2Al4C5 ceramics with Zr-Al-C ceramics are a class of layered ternary ceramics with widely in during the high conductivity he aerospace industry, which of physical-chemical temperature due to their high melting , high good . This thesis is to substitute Zr Zr2Al4C5 ceramics with part of Cr to

8、synthesis Zr(Cr)2Al4C5 ceramics on eof improving of Zr-Al-C ceramics. Zr(Cr)2Al4C5 were fabricated by hot-pressing ering method with ZrC, Al, Cr3C2, as raw materials. The phase ition and microstructure of materials yzed and the mechanical properties of the materials at room temperature also tested;

9、at the same time, ic oxidation experiment was carried out. sic oxidation mechanism of the materials and the effect of the Cr content structure and mechanical properties of materials were A system of Zr(Cr)2Al4C5 ceramics was designed in order to study the effect Zr(Cr)2Al4C5 hot-pressing ering metho

10、d. The ering parameters as follows: the temperature is 1900, the ering re is 30 MPa, and insulation for 1 The main phase of the material is Zr(Cr)2Al4C5 small amount Zr3Al4C6、ZrC、Cr2AlC、Cr9Al17、Cr3C2 and Cr7C3 phase besides the main The add-in of Cr can reduce the size of Zr2Al4C5 grains, however, t

11、he of Cr can lead to the emergency of the second phase if the content is too much. With the increasing of the Cr content, the flexural strength of increases , then decreases, but the fracture toughness have been improved all the The s t the salong 1000 ic of the materials was evaluated and found ic

12、oxidation dynamics curves and curves of oxidized layer thickness the oxidized time of Zr(Cr)2Al4C5 at the oxidation temperature 1200 were similar to Zr2Al4C5, and both of which followed law. And Zr(Cr)2Al4C5 ceramics provided lower mass change of oxidized layer, which t, compared with compared to ot

13、her Zr0.9Cr0.12Al4C5 showed better ic Zr(Cr)2Al4C5 he same e of ic oxidation. Acorrding to at the initial stage of ysis of the oxidized layer of the oxidized products are ZrO2 and Al2O3; and as oxidation proceeds, ition of the oxidized layer o ZrO2 and (Al0.9Cr0.1)2O3. The -layer can be roughly divi

14、dedo three layers: the rich Cr oxidizedlayer can be roughly dividedo three layers: the rich Cr oxidized layer on the surface, the porous Al2O3/ZrO2 layer beneath this layer and the transition n oxidized layer and the matrix. The improved behavior was attributed to the the outmost rich Cr oxidized la

15、yer, which acted as an barrier against the inward of Zr(Cr)2Al4C5 hot-smechanical -摘要第1章 緒論課題來源及研究的目的和意義Zr-Al-C 摘要第1章 緒論課題來源及研究的目的和意義Zr-Al-C 的國內(nèi)外研究進晶體結(jié)構(gòu)1.2.2 Zr/Hf-Al-C 陶瓷的. Zr/Hf-Al(Si)-C 陶瓷的物理和力學(xué)性能Zr -Al-C 陶瓷的抗氧化性Zr2Al4C5 的應(yīng)用前景主要研究內(nèi)容第2方法與實驗方2.1 引言2.2 試驗原料2.3 Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷的工藝路2.4 材料的燒結(jié)工藝參數(shù)反應(yīng)溫度燒結(jié)壓

16、力反應(yīng)時間升溫速率反應(yīng)氣氛模具材料2.5 復(fù)合材料基本性能測成分及組織結(jié)構(gòu)分析力學(xué)性能測試及表征氧化試驗2.6 本章小結(jié)第3章 Zr(Cr)2Al4C5微觀組織及性能研究3.1 引言Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷微觀結(jié)構(gòu)特征燒結(jié)工藝參數(shù)對組織與性能的影響-Cr 含量對Zr(Cr)2Al4C5 復(fù)合材料組織的影響Cr Cr 含量對Zr(Cr)2Al4C5 復(fù)合材料組織的影響Cr 含量對Zr(Cr)2Al4C5 材料的力學(xué)性能的影響本章小結(jié)第4章 Zr(Cr)2Al4C5的抗氧化性能研究引言試驗方法和過程氧化樣品宏觀形靜態(tài)氧化動力學(xué)研究4.4.1 Zr0.9Cr0.12Al4C5 材料4.4.2

17、Zr0.8Cr0.22Al4C5 材料4.4.3 Zr0.7Cr0.32Al4C5 材料材料靜態(tài)氧化后的表面和斷面形貌4.5.1 Zr0.9Cr0.12Al4C5 材料4.5.2 Zr0.8Cr0.22Al4C5 材料4.5.3 Zr0.7Cr0.32Al4C5 材料靜態(tài)氧化機理本章小結(jié)結(jié)論參考文獻攻讀學(xué)位期間哈爾濱工業(yè)大學(xué)的學(xué)術(shù). . 性致謝-1 1.1 課題來源及研究的目的和意義材料是各行各業(yè)的基礎(chǔ)，更是發(fā)展高新技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，的技術(shù)革新往往起始于材料的革新，因此，很多國家都把新材料的研究與開發(fā)列為關(guān)鍵技術(shù)。而近年來，隨著航空、航天事業(yè)的發(fā)展，材料的使用環(huán)境變得更加苛刻，開發(fā)應(yīng)用于特種環(huán)境

18、下的新型防熱結(jié)構(gòu)材料顯得尤為迫切。與此同時，高超聲速空間飛行器高超聲速、長時間、可重復(fù)使用的服役特征對其熱防護材料1空間飛行器研制過和結(jié)構(gòu)提出了嚴峻的在高超聲速遇到的一行器在飛行時由于激波和粘性氣流的作用，其周圍大氣溫度急劇升高，形成了一般飛行器結(jié)構(gòu)外形無法承受的嚴苛氣動加熱環(huán)境?？朔盁嵴稀敝饕问菍︼w行器進行熱防護設(shè)計，以保證飛行器及其有效載荷的安全?，F(xiàn)存的氣動加熱環(huán)境主要是：低熱流長時間（例如返回式，宇宙飛船和航天飛機和高熱流短時間（例如中彈道。然而，未來的高超聲速飛行器和高超聲速巡航的氣動加熱環(huán)境很有可能是高熱流和長時間，而且還不允許飛行器的氣動外形在飛行過有過大的變化。碳化硅陶瓷基復(fù)

19、合材料、碳/碳復(fù)合材料和難熔合金是目前應(yīng)用最為廣泛的耐高溫材料，已經(jīng)在超音速航空航天飛行器、固體火箭發(fā)、液體火箭發(fā)、超燃沖壓發(fā)、燃氣輪機、太空反射鏡、核能反應(yīng)堆和高速剎車片等多種領(lǐng)域廣泛應(yīng)用2。但這些材料都難以滿足如此苛刻環(huán)境下熱防護體系的需要。因此，研究耐高溫、抗熱沖擊、抗氧化燒蝕的航空航天防熱材料和其他新型耐熱材料具有重要的意義和研究背景。高使得和出色的抗氧化燒蝕性能，且在溫陶瓷材料成為目前能夠勝任溫環(huán)境下的良好的化學(xué)穩(wěn)定性環(huán)境的防熱材料之一1-5溫陶瓷指的是在高溫環(huán)境下以及反應(yīng)氣氛中能夠保持物理和化學(xué)穩(wěn)定性的一類特殊的陶瓷材料。溫陶瓷材料主要包括一些過渡金屬的難熔硼化物、碳化物和氮化物。

20、在這之中，二元過渡金屬碳化物陶瓷（1 1.1 課題來源及研究的目的和意義材料是各行各業(yè)的基礎(chǔ)，更是發(fā)展高新技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，的技術(shù)革新往往起始于材料的革新，因此，很多國家都把新材料的研究與開發(fā)列為關(guān)鍵技術(shù)。而近年來，隨著航空、航天事業(yè)的發(fā)展，材料的使用環(huán)境變得更加苛刻，開發(fā)應(yīng)用于特種環(huán)境下的新型防熱結(jié)構(gòu)材料顯得尤為迫切。與此同時，高超聲速空間飛行器高超聲速、長時間、可重復(fù)使用的服役特征對其熱防護材料1空間飛行器研制過和結(jié)構(gòu)提出了嚴峻的在高超聲速遇到的一行器在飛行時由于激波和粘性氣流的作用，其周圍大氣溫度急劇升高，形成了一般飛行器結(jié)構(gòu)外形無法承受的嚴苛氣動加熱環(huán)境?？朔盁嵴稀敝饕问菍︼w行器進行

21、熱防護設(shè)計，以保證飛行器及其有效載荷的安全?，F(xiàn)存的氣動加熱環(huán)境主要是：低熱流長時間（例如返回式，宇宙飛船和航天飛機和高熱流短時間（例如中彈道。然而，未來的高超聲速飛行器和高超聲速巡航的氣動加熱環(huán)境很有可能是高熱流和長時間，而且還不允許飛行器的氣動外形在飛行過有過大的變化。碳化硅陶瓷基復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料和難熔合金是目前應(yīng)用最為廣泛的耐高溫材料，已經(jīng)在超音速航空航天飛行器、固體火箭發(fā)、液體火箭發(fā)、超燃沖壓發(fā)、燃氣輪機、太空反射鏡、核能反應(yīng)堆和高速剎車片等多種領(lǐng)域廣泛應(yīng)用2。但這些材料都難以滿足如此苛刻環(huán)境下熱防護體系的需要。因此，研究耐高溫、抗熱沖擊、抗氧化燒蝕的航空航天防熱材料和其他新型耐

22、熱材料具有重要的意義和研究背景。高使得和出色的抗氧化燒蝕性能，且在溫陶瓷材料成為目前能夠勝任溫環(huán)境下的良好的化學(xué)穩(wěn)定性環(huán)境的防熱材料之一1-5溫陶瓷指的是在高溫環(huán)境下以及反應(yīng)氣氛中能夠保持物理和化學(xué)穩(wěn)定性的一類特殊的陶瓷材料。溫陶瓷材料主要包括一些過渡金屬的難熔硼化物、碳化物和氮化物。在這之中，二元過渡金屬碳化物陶瓷（、 bC、HfC 等）不僅具有高、高硬度、低密度、耐高溫、耐腐蝕等特點，同時具有高的導(dǎo)熱導(dǎo)電及對熔融金屬的化學(xué)惰性，在航空航天等國防領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，特別是能勝任包括發(fā)熱端、高超聲速飛行器鼻錐、翼前緣等關(guān)鍵部位，服役于包括火箭推進系統(tǒng)、高超聲速長時間飛行、大氣層再入飛行、-環(huán)境

23、中6-8。盡管如此，陶瓷材料的本征脆性和較差的抗跨大氣層飛行等氧化性能卻大大地制約其在上述領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。而近期一類含 Al 的三元過渡金屬碳化物陶瓷的出現(xiàn)，為克服此問題提供了一種可能的途徑。環(huán)境中6-8。盡管如此，陶瓷材料的本征脆性和較差的抗跨大氣層飛行等氧化性能卻大大地制約其在上述領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。而近期一類含 Al 的三元過渡金屬碳化物陶瓷的出現(xiàn)，為克服此問題提供了一種可能的途徑。的比較1-溫陶瓷材料與其它難熔材料三元過渡金屬碳/氮化物被稱為 MAX陶瓷，MAX相經(jīng)過實驗確認總計有70 種化合物，其中 M 代表過渡金屬元素，A A 族元素，X C （1-2 所示，早期發(fā)現(xiàn)的化合物中，n 1

24、39。其中具有（n 1、2 3）化學(xué)計量比的 Ti、V、Cr、Nb、Mo、W Ta 的三元鋁碳化物陶瓷以及 Zr(Hf)-Al-C 陶瓷這兩類三元層狀陶瓷受到了研究們共同的結(jié)構(gòu)特征是：晶格具有很大的 c/a 比；的強烈關(guān)注。它相的晶體結(jié)構(gòu)是由 族元素（Al、SiGe）形成的原子密排面將過渡金屬碳/氮化物八面體分隔開 9而形成的層狀結(jié)構(gòu)；Zr/Hf-Al-C 是由非化學(xué)計量比、具有 NaCl 型結(jié)構(gòu)的 (Zr/HfC)n 單元和 Al3C2 Al4C3 的結(jié)構(gòu)單元組成的層狀共生結(jié)構(gòu)10,11。在晶體結(jié)構(gòu)上看，這兩類化合物都可以歸結(jié)為層狀結(jié)構(gòu)，而正是這種獨特的結(jié)構(gòu)使得 MAX 陶瓷同時具有金屬和陶

25、瓷的優(yōu)良性能：像金屬一樣，在常溫下，有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，有較低的硬度和較高的彈性模量、剪切模量，像金屬一樣它具有陶瓷材料的獨特性能，具有低密度、高、高彈性模量，有高屈服強度、高熱穩(wěn)定性和良好的抗氧化性能。這種獨特的性能使得三元層狀陶瓷成為非常有應(yīng)用前景的新一代溫陶瓷的候選材料。-圖 1-2 元素周期表中可形成 MAX 相的元素近年的研究表明，雖然 Zr-Al-C Hf-Al-C 三元陶瓷的韌性比其二元過渡金屬碳化物 HfCZrC大幅提高，但仍然達不到理想的要求，根據(jù)文獻可知，所得到的韌性值一般為 3.8-4.8MPam1/2 12-16。而良好的韌性對于 Zr/Hf-Al-三元陶瓷在溫環(huán)境

26、下的應(yīng)用顯得，它不僅有利于延緩材料在服役過擊。的應(yīng)力破壞，還有利于抵抗材料在溫度急劇變化過圖 1-2 元素周期表中可形成 MAX 相的元素近年的研究表明，雖然 Zr-Al-C Hf-Al-C 三元陶瓷的韌性比其二元過渡金屬碳化物 HfCZrC大幅提高，但仍然達不到理想的要求，根據(jù)文獻可知，所得到的韌性值一般為 3.8-4.8MPam1/2 12-16。而良好的韌性對于 Zr/Hf-Al-三元陶瓷在溫環(huán)境下的應(yīng)用顯得，它不僅有利于延緩材料在服役過擊。的應(yīng)力破壞，還有利于抵抗材料在溫度急劇變化過所的熱沖本課題研究的目的是改善 Zr2Al4C5 這種新型三元陶瓷的抗氧化性：針對其抗氧化性差的缺點，以

27、 Cr 元素替代一部分 Zr 形成Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷材料，并研究不同 Cr 含量對Zr(Cr)2Al4C5 材料抗氧化性的影響，探討Zr(Cr)2Al4C5陶瓷材料的抗氧化機理。為優(yōu)化 Zr-Al-C 基陶瓷材料的工藝，以及該類復(fù)合材料在溫環(huán)境下的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用參考。1.2 Zr-Al-C的國內(nèi)外研究進展Zr-Al-C 的研究要追溯到上世紀六十年代, Hans Nowotny 及其合作者在三元碳氮化物的探索中走出了第一步，發(fā)現(xiàn)并表征了一百多種新的三元新型的碳化物和氮化物5。其中約有超過三十種的化學(xué)式可表示為 M2AX。其中 M 為過渡族金屬元素；A 為主族元素，主要為

28、 IIIA IVA 族元素；X C N 元素。這些相均具有 P63/mmc 空間點陣結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)可以看作是在相M2X 片層中A 原子層，M2X A 族原子層交疊堆垛而成。后來，一些具有類似結(jié)構(gòu)的，化學(xué)式可以表示為 M3AX2 或 M4AX3 的三元化合物也不斷地被發(fā)現(xiàn)。不幸的是，在早期研究后，這些三元層狀碳化物和氮化物陶瓷被忽視了許多年。直至九十年代中期，Barsoum 和 El-出了單-相 Ti3SiC2，并揭示了這種材料能夠同時兼具陶瓷和金屬的優(yōu)點：像金屬一樣，具有高導(dǎo)熱，高導(dǎo)電性，抗性，可機械加工性和損傷等特性；有像陶瓷一樣，具有低密度，高彈性剛度相 Ti3SiC2，并揭示了這種材料

29、能夠同時兼具陶瓷和金屬的優(yōu)點：像金屬一樣，具有高導(dǎo)熱，高導(dǎo)電性，抗性，可機械加工性和損傷等特性；有像陶瓷一樣，具有低密度，高彈性剛度，耐腐蝕性，抗氧化性等特性17。自此，三元層狀陶瓷引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。此后 Barsoum 等人開展了大量出了 Ti4AlN318。有關(guān)三元陶瓷的和性能測試工作，并將這一類陶瓷歸納為具有 Tn+1AXn（簡稱 TAX 相）共同形式的一類三元過渡提供了很強的理論支持12。此后，國春等人，也開展了大量卓有成效的工金屬碳/氮化物，為新的三元陶瓷的內(nèi)學(xué)者，特別是沈陽金屬所的作，進行了大量關(guān)于三元層狀陶瓷的及性能研究。20062008 年，春了 Ta3AlC2、Ta

30、6AlC519和(V0.5Cr0.5)3AlC220，隨后又發(fā)現(xiàn)了等人率先Ta4AlC321、Nb4AlC322和 V4AlC323,24最近，在三元層狀陶瓷中，發(fā)現(xiàn)了除 MAX相之外的新的一類化合物。這類材料的共同分子式為(TC)n(Al3C2)m 或(TC)n(Al4C3)mT Zr Hf。其晶體結(jié)構(gòu)是由 NaCl 型結(jié)構(gòu)的(Zr/Hf)C 單元和 Al4C3(Al3C2)型結(jié)構(gòu)的片層交疊堆垛而成的。令人感的是，Zr/Hf-Al-C 陶瓷具有優(yōu)異的高溫強度和剛度。例如，Zr2Al(Si)4C5 1600的彈性模量約為 291GPa，約為常溫的 80%；在 1400的高溫強度為 287MPa

31、，約為常溫的 77%，此時其斷裂方式依然為脆性斷裂，說明脆韌轉(zhuǎn)變溫度要高于 140025?？梢钥闯?，其高溫強度和剛度要溫陶瓷材料和耐火材料。因此，Zr/Hf-Al-C三元層狀陶瓷在高于大多數(shù)的溫領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。近年來在 Zr/Hf-Al-C 三元陶瓷方面的研究成果主要集中在以下幾個方面。其優(yōu)異的性能。在2002年之前，大部分理論研究局限于三元層狀碳化物的平衡熱力學(xué)性能，原子擴散機制，缺陷以及缺陷遷移機制，在力學(xué)和熱力學(xué)擾動下的延展機制，穩(wěn)態(tài)表面形態(tài)和相穩(wěn)定等等。第二，一些新的思路不斷發(fā)展，并被用來塊體材料和薄膜形式的Zr/Hf-Al(Si)-C、Nb-Al-C、Ta-Al-C、Ti-S

32、i(Al)-C、V-Al-C和Cr-Al-C第三，由于在高溫、氧化、腐蝕、輻射等環(huán)境下出色的可靠性，研究重點已經(jīng)延伸到了一些重要的材料體系例如，Zr/Hf-Al(Si)-C陶瓷比更高的硬度彎曲強度韌性以及更好的抗氧化性Nb4AlC3具有比其它相陶瓷更加優(yōu)異的高溫彈性剛度和強度。一方面，Nb4AlC3將從將MAX相的最高可靠溫度由1150提高到最少1600。另一方面，Nb-Al-C陶瓷在室溫下表-現(xiàn)出許多獨特的力學(xué)性能，例如在室溫下的損傷外，Ti3AlC2，Ti2AlC，和Cr2AlC在高溫下，可加工性，準延性。此優(yōu)異的抗氧化性和熱腐蝕性，盡管他們中Al的含量低于Ti-Al合金。其機理是在基體表

33、面形成了致密的現(xiàn)出許多獨特的力學(xué)性能，例如在室溫下的損傷外，Ti3AlC2，Ti2AlC，和Cr2AlC在高溫下，可加工性，準延性。此優(yōu)異的抗氧化性和熱腐蝕性，盡管他們中Al的含量低于Ti-Al合金。其機理是在基體表面形成了致密的保護性氧化膜，這了材料的進一步氧化和腐蝕。第四，原子分辨率觀測技術(shù)，比如TEM、Z襯度STEM、SAED、-被用于表征三元層狀碳化物的晶體結(jié)構(gòu)和顯微結(jié)構(gòu)。這些觀測為理解構(gòu)-性能關(guān)系和三元從二元相中形成的機制提供了原子尺度的。1.2.1 晶體結(jié)構(gòu)理論計算表明，MAX 相的電子結(jié)構(gòu)賦予了其獨特的性能：過渡金屬原子和主族原子形成的強共價鍵帶有方向性，使得材料具有難熔性和高的

34、彈性剛度；而過渡金屬原子與 A 族原子的鍵能相對較弱，使得材料具有較低的剪切金屬的導(dǎo)電性26模量和強度；過渡金屬鍵的能級較高，使得材料Zr/Hf-Al-C 擁有與 MAX 相完全不同的化學(xué)鍵特性27Zr/Hf-Al-C 的晶體結(jié)1-3 所示，其電子結(jié)構(gòu)特性同樣也決定了其性能的獨特性：（a）由于材料剪切變形過沿原子密排面發(fā)生的剪切滑移必須通過破壞 Zr/Hf-C 鍵才能發(fā)生，因此 Zr/Hf-Al-C 中的(Zr/Hf)d-Cp 強共價鍵使得三Zr/Hf-Al-C 具有較高的剪切模量，而其與二元 Zr/HfC 中的 Zr/Hf-C 鍵相似的強共價鍵使得其理論剪切強度也與 Zr/HfC 二元化合物

35、基本接近（b）晶格具有很大的 c/a 比，Zr/Hf-Al-C 中的 Al-C 鍵能較弱，Al4C3 結(jié)構(gòu)價鍵類似的鍵合特性，因此，Al-C 鍵在拉應(yīng)力作用下易發(fā)生斷裂；（c）Zr/Hf-Al-C 中的 Td-金屬鍵與 Zr/Hf-C 的金屬鍵類似，其鍵態(tài)的能級較高， Zr/Hf-Al-C 化合Zr/Hf-C 化合物相似的金屬導(dǎo)電性。物因此研究采用透射電鏡、會聚衍射、Z 襯度透射電鏡和選區(qū)電子衍射等多種方法系統(tǒng)性地觀測了 Zr/Hf-Al-C 的空間點陣、堆積特征和顯微組織特性。林志軍等人用 CBED SAED 觀測確定 Zr2Al3C4Zr2Al3C5的空間點28。利陣為 STEM 可以清晰

36、地觀察到：當化學(xué)計量改變時，Zr2Al3C4、Zr3Al3C5、Zr5Al6C9 和 Zr7Al6C1129晶體結(jié)構(gòu)中原子堆積規(guī)律的變化主要在于 Zr-C層的堆積方式不同，而 Al3C2單元的堆積方式在所有的 Zr-Al-C化合物中基本一致STEM 可以發(fā)現(xiàn)，在 Zr-C 片層堆積方式變化的基礎(chǔ)上，Zr-Al-C 化合物的共同形式為(ZrC)n(Al3C2)m（n1、2、3、5 或 7；m=1或 2。林志軍等人30,31通過 STEM 發(fā)現(xiàn)，在 Zr2Al(Si)4C5 和 Zr3Al(Si)4C6的晶體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了較厚的Al(Si)4C3 層。這說明在經(jīng)過 Si 固溶處理后，得到了(ZrC)

37、nAl(Si)4C3 型的 Zr-Al(Si)-C 陶瓷。-圖1-3 MAX相的晶體結(jié)構(gòu)圖通過觀測可以發(fā)現(xiàn)， Zr-Al-C 相是通過二元Al4C3ZrC 層之間的競相生長形成的29，這一定圖1-3 MAX相的晶體結(jié)構(gòu)圖通過觀測可以發(fā)現(xiàn)， Zr-Al-C 相是通過二元Al4C3ZrC 層之間的競相生長形成的29，這一定程度上解釋了二元碳化物向三元碳化物轉(zhuǎn)變的生成機理。對三元相機理的原子尺度高分辨顯示，ZrC的孿生晶界處出現(xiàn)了非常薄的 Al3C2 Zr-Al-C 層片晶的形核過程是依靠在 的孿生晶界處Al3C2 Al4C3 板片來完成的。1.2.2 Zr/Hf-Al-C 陶瓷的三元層狀 Zr/H

38、f-Al(Si)-C 陶瓷的原料一般包括 ZrC/Al4C33233、Zr/Al/C34,35、Hf/Al/C36、ZrC/Al/SiC/C31和 Zr/Al/Si/C30的粉末混合物。方法有：電弧熔融31、固相反應(yīng)33、反應(yīng)燒結(jié)32,34和反應(yīng)熱壓燒結(jié)35,36，過程通常在隋性氣體 Ar 氣氛的保護下進行。表 1-1 歸納了Schuster Zr/Hf-Al(Si)-C 陶瓷常用的方法曾通過電弧熔融的方法，用 Zr/Hf 或(Zr/Hf)C、Al C 的粉末混合物作為原料出了多種 Zr/Hf-Al-C 陶瓷。受此研究的啟發(fā)，F(xiàn)ukuda 等人在近期采用固相反應(yīng)和反應(yīng)燒結(jié)法，采用 ZrC Al

39、4C3粉末作為原料制得了一系列 Zr-Al-化合物（包括 ZrAl4C438、Zr2Al3C411、Zr2Al4C511和 Zr3Al4C638。另外，們還以 ZrC、Al 粉和炭黑為原料，經(jīng) 1400反應(yīng)燒結(jié) 出了 粉末33，其組成為幾乎純 Zr2Al3C4 相，只含有少量的 Al2O3 Zr3Al3C5 雜質(zhì)。Schuster Nowotny37發(fā)現(xiàn)了 Hf2Al3C4 Hf3Al3C5 的基礎(chǔ)上，等人-36前采用 Hf、Al 粉和石墨作為原料，在 190030MPa 下熱壓燒結(jié)出了 Hf2Al4C5 和 Hf3Al4C6備條件和產(chǎn)物30-1-Zr/Hf-Al(Si)-C 陶瓷常用的方化合

40、物方備條件產(chǎn)物原料：ZrC、Al4C3； 2000保溫 1h原料：Zr、Al 粉和石墨； 1900, 30MPa 1h原料：ZrC、Al 粉和石墨； 1400保溫 1h原料：ZrC Al4C3； 1800保溫 36前采用 Hf、Al 粉和石墨作為原料，在 190030MPa 下熱壓燒結(jié)出了 Hf2Al4C5 和 Hf3Al4C6備條件和產(chǎn)物30-1-Zr/Hf-Al(Si)-C 陶瓷常用的方化合物方備條件產(chǎn)物原料：ZrC、Al4C3； 2000保溫 1h原料：Zr、Al 粉和石墨； 1900, 30MPa 1h原料：ZrC、Al 粉和石墨； 1400保溫 1h原料：ZrC Al4C3； 180

41、0保溫 1h原料：Zr、Al粉和石墨； 1750, 40MPa 保溫 2h原料：ZrC 和 Al 粉；1500保溫 2 天 原料：ZrC Al4C3；1800保溫 原料：Zr、Al、Si 粉和石墨；1900, 30MPa 原料：ZrC、Al、SiC 粉和石墨；1700保溫 1h原料：Zr、Al、Si 粉和石墨；1900, 30MPa 原料：ZrC、Al、SiC 粉和石墨；1600保溫 1hZrAl4C4 和少量ZrAl 固相反應(yīng)4 Zr Al 3 反應(yīng)熱壓燒結(jié)Zr2Al3C4 和少量Zr Al 3 Zr Al 3 Zr2Al3C4 和少量反應(yīng)燒結(jié)Al O 、Zr Al 2 3 Zr2Al4C5

42、 和少量 ZrCZr Al 固相反應(yīng)4 Zr Al 4 反應(yīng)熱壓燒結(jié)Zr2Al3C4 和少量 反應(yīng)燒結(jié)Zr3Al3C5 和少量 Zr3Al4C6 和少量 固相反應(yīng)反應(yīng)熱壓燒結(jié)單相反應(yīng)燒結(jié)單相反應(yīng)熱壓燒結(jié)單相Zr3Al(Si)4C6 和少量Zr Al(Si) 反應(yīng)燒結(jié)34 Hf2Al3C4, 原料：Hf/HfC、Al HfC Hf-Al 金屬間化Hf Al 電弧熔融3 1000保溫 合物Hf2Al4C5, Hf3Al4C6 反應(yīng)熱壓燒結(jié)原料：Hf、Al、Si 粉和石墨；1900, 30MPa Hf Al 4 Hf2Al3C4, 原料：Hf/HfC、Al HfC Hf-Al 金屬間化Hf Al 電

43、弧熔融3 1000保溫 合物Hf2Al4C5, Hf3Al4C6 Hf2Al(Si)4C5 和少量反應(yīng)熱壓燒結(jié)反應(yīng)熱壓燒結(jié)原料：Hf、Al、Si 粉和石墨；1900, 30MPa 原料：Hf、Al、Si 粉和石墨；1900, 30MPa Hf Al 4 Hf Al(Si) 24 -春等人對塊體 Zr-Al-C 陶瓷的方面研究成果顯著首先 Zr-Zr3Al3C5粉末39Zr、Al 和石合金和石墨粉作為原料在 備了多晶 Zr2Al3C4 和 墨粉末作為原料，用原位反應(yīng)熱壓燒結(jié)34,35。其中，在，通過在原料中加入過量 Al 粉以彌補在升溫過程過Al Gesing ZrC Al 粉為原料反應(yīng)溫度為

44、1500，反應(yīng)進行了兩天，其中原料 Al 粉也為過量。近期，春等人30又用 Zr、Al、Si 粉和石墨粉作為原料，先在 1900和 30MPa 下熱1h，然后在 1600下退火 了春等人對塊體 Zr-Al-C 陶瓷的方面研究成果顯著首先 Zr-Zr3Al3C5粉末39Zr、Al 和石合金和石墨粉作為原料在 備了多晶 Zr2Al3C4 和 墨粉末作為原料，用原位反應(yīng)熱壓燒結(jié)34,35。其中，在，通過在原料中加入過量 Al 粉以彌補在升溫過程過Al Gesing ZrC Al 粉為原料反應(yīng)溫度為 1500，反應(yīng)進行了兩天，其中原料 Al 粉也為過量。近期，春等人30又用 Zr、Al、Si 粉和石墨

45、粉作為原料，先在 1900和 30MPa 下熱1h，然后在 1600下退火 了了兩種四元 Zr-Al-Si-C 單相固Zr2Al(Si)4C5 Zr3Al(Si)4C6 陶瓷。其原料中也加入過量 Al Si 粉，Al Si 的損失。而幾乎與此同時，F(xiàn)ukuda 等人31ZrC以彌補加熱過AlSiC 和石墨粉為初始原料，在 1700下保溫 1h 熱壓燒結(jié)了等人40近期又采用 Hf、Al、Si 和石了 Hf 2Al(Si)4C5Zr2Al(Si)4C5 和 Zr3Al(Si)4C6。墨粉，在 190030MPa 壓力下熱壓 1.2.3 Zr/Hf-Al(Si)-C 陶瓷的物理和力學(xué)性能Zr-Al-

46、C 化合物的熱物理、電學(xué)和力學(xué)性能34-1-性能密度熱導(dǎo)率熱容熱膨脹系數(shù)電阻率楊氏模量剪切模量 體模量硬度彎曲強度壓縮強度斷裂韌性-ZrC 相比，Zr-Al-C 陶瓷極佳的強度、比剛度和韌性，并-34-36等人測試并Zr-Al-C 陶瓷的主要力學(xué)良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。和物理性質(zhì)，表 1-2 列出了幾種代表性的 Zr-Al-C 三元陶瓷ZrC 物理和力學(xué)34-36等人測試并Zr-Al-C 陶瓷的主要力學(xué)良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。和物理性質(zhì)，表 1-2 列出了幾種代表性的 Zr-Al-C 三元陶瓷ZrC 物理和力學(xué)性能的對比。Zr2Al4C5 和 Zr3Al3C5 繼承了金屬的導(dǎo)電性，從表中可以看出，Zr

47、-Al-C 三元陶瓷的電阻率略高于 典型的金屬電導(dǎo)性，因此，材料可以用線切割法進行機械加工。Zr-Al-C 三元陶瓷在室溫下的熱導(dǎo)率大約為 ZrC 的 2/3。而 Zr2Al4C5 和 Zr3Al3C5 的熱膨脹系數(shù)分別為 7.7106K1 和 8.2106K1，相比較而言，略高于 ZrC（7.2106K1。Zr-Al-C 三元陶瓷的體模量 B、楊氏模量 E、剪切模量 G 和泊松比與 ZrC 的硬度大約是 Zr-Al-C 三元陶瓷的兩倍。令人感Zr-Al-C 三元陶瓷的斷裂韌性、彎曲和壓縮強度都明顯高于 ZrC的是，等人41將三元陶瓷這種高的斷裂韌性歸功于其獨特的微觀結(jié)構(gòu)特征。通過觀測可知，Z

48、r-Al-C 三元陶瓷的晶粒呈棒狀，在斷裂過含有延伸的紋理，類似于短的一樣的結(jié)構(gòu)并促成了其較高的斷裂韌性。此外，三元碳化物陶瓷的晶粒尺寸小、晶界粘著力強，在斷裂過導(dǎo)致了其強度的明顯提高。小的裂紋尺寸和強的裂紋邊界粘性也1-4 Zr-Al-C、Ti-Al-C 的楊氏模量和內(nèi)摩擦與溫度的關(guān)系曲線Zr-Al-C 陶瓷優(yōu)異的高溫力學(xué)性能（例如高溫楊氏模量和彎曲強溫領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。圖 1-4 給出了 Zr2Al(Si)4C5 度，使其在Zr3Al3C5 楊氏模量和內(nèi)摩擦系數(shù)隨溫度的變化曲線，并同時列出了 Ti2AlC Ti3AlC2 的變化曲線以便于比較。兩類陶瓷材料的楊氏模量與溫度的關(guān)系存在著

49、臨界溫度：在溫度較低時，材料的楊氏模量隨溫度變化下降得較少，但當超-過臨界溫度后，材料的楊氏模量開始急劇下降，這意味著材料開始“軟化”。從圖中的數(shù)據(jù)可以看出Zr2Al(Si)4C5 和Zr3Al3C5 的楊氏模量可過臨界溫度后，材料的楊氏模量開始急劇下降，這意味著材料開始“軟化”。從圖中的數(shù)據(jù)可以看出Zr2Al(Si)4C5 和Zr3Al3C5 的楊氏模量可以保持到 基本不下降：Zr2Al(Si)4C51600的楊氏模量達到 320GPa，與室溫相比，僅損失了約 15%。而對于 Ti-Al-C，在不到 1200處，楊氏模量就開始急劇下降。一般地，陶瓷的高溫機械性能強烈依賴于其晶界特性。HRTE

50、M 研究表明，在三元碳化物的晶界處未找到非晶相，可以排除在高溫下由于非晶相軟化而導(dǎo)致晶界滑移的可能性。因此，當超過臨界溫度時，材料內(nèi)摩擦的急劇增加和楊等人42氏模量的急劇下降來可認為自于高溫下晶粒中位錯的滑移。Zr2Al(Si)4C5 滑移面中位錯開始滑移的最大 Peierls 剪切應(yīng)力，并將其與ZrC 的值進行比較后發(fā)現(xiàn)，Zr2Al(Si)4C5 的最大 Peierls 剪切應(yīng)力約為 ZrC 的 78%。因此，在高溫下，Zr2Al(Si)4C5 有望較高的剛度。低的位錯滑移性并維持對于這兩種三元陶瓷材料來說，其內(nèi)摩擦系數(shù)在低溫處增長較緩，但均在某一臨界溫度處急劇增加。但二者的增加的幅度不同，

51、且其臨界溫度不在同一區(qū)間Zr-Al-C 有著比Ti-Al-C 高得多的臨界溫度Zr-Al-C 的臨界溫度約Ti-Al-C 有著和大多MAX 1050左右。 Zr-Al-C 的臨界溫度較高，這顯然說明 Zr-Al-C 陶瓷在高溫下容易更穩(wěn)定地存在。等人用少量的 Si 替代部分 Al 形成 Zr2Al(Si)4C5四元固溶最近，體，并對其楊氏模量隨溫度變化規(guī)律進行研究表明，其彈性模量直至 1580都幾乎沒有下降25，用 Si 替代少量的 Al 不會降低材料的高溫彈性剛度。 Zr-Al-C 三元陶瓷的在高溫下的彈性剛度和彎曲強度比迄今所用的大多數(shù)難熔材料都要好將使得 Zr-Al-C 三元陶瓷在不遠的

52、將來有希望成為非常有前景的溫結(jié)構(gòu)材料。1.2.4 Zr -Al-C 陶瓷的抗氧化性等人Zr-Al-C 三元陶瓷另外一個受到關(guān)注的重點是其抗氧化性。ZrC 更好的抗氧化性，800Zr2Al3C4的氧化動力學(xué)曲線遵循拋物線增長規(guī)律；而在 800Zr2Al3C4在氧化過表面未形成連續(xù)的保護性氧化層，故而其氧化動力學(xué)曲線呈線性增長規(guī)律。等人43進一步嘗試了Zr-Al-C化合物中加入Si以替代部分Al，并發(fā)現(xiàn)Si的加入可以提高Zr2Al3C4的抗氧化性。研究中發(fā)現(xiàn)，在氧化過產(chǎn)生了、ZrSiO4等）延緩了氧向材料一些保護性氧化產(chǎn)物（如鋁硅酸鹽玻璃、的擴散。在這之后，他們繼續(xù)研究了Zr2Al(Si)4C5和

53、Zr3Al(Si)4C6氧化行-為44，結(jié)果表明，與Zr-Al-C相比，這些陶瓷的抗氧化性得到改善，并比要好得多。由于試樣表面形成了保護性的連續(xù)氧化層，為44，結(jié)果表明，與Zr-Al-C相比，這些陶瓷的抗氧化性得到改善，并比要好得多。由于試樣表面形成了保護性的連續(xù)氧化層，如Al2O3和鋁硅酸鹽等人45嘗試了向，使得這些四元化合物的抗氧化性有所提高。Zr2Al(Si)4C5中加入SiC顆粒作為第二相而制得Zr2Al(Si)4C5-SiC材料，結(jié)果表明SiC的加入使得材料在氧化過形成致密的保護性氧化膜，從而使Zr2Al(Si)4C5中的抗氧化性進一步提高經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)， 與其它 MAX 相相比， Ti

54、-Al-C46,47Ti-Si(Al)-C48Cr-Al-C49 三元層狀陶瓷了較好的抗氧化性。三種陶瓷的氧化曲線速率參數(shù)如表 1-3 所示。而其優(yōu)異的抗氧化性主要歸功于 Al 元素的選擇性氧化，這導(dǎo)致在材料的氧化過程初期，在材料表面形成了連續(xù)致密的富 Al2O3 保護膜。表1-Ti-Al/Si-C 和 Cr2AlC 三元陶瓷在 1000-1300氧化曲線速率參數(shù)46-氧化曲線速率參數(shù)氧化溫度2.4 1.5 1.1 2.1 1.1 2.3 5.6 3.0 4.1 2.7 4.2 1.1 3.2 1.2 4.0 2.4 2.4 4.0 2.2 9.6 由表中可以得到，陶瓷差不多的抗氧化性能極佳的

55、高溫抗氧化性，其具有與Ti-Al-等人50對Ti3AlC2- Cr2AlC的性能做了詳盡的研究，Cr2AlC的氧化起始溫度約為800，比Ti2AlC和Zr3Al3C5這些三元層狀陶瓷高400左右。林志軍等人49也將Cr2AlC良好的抗氧化性歸因于高溫氧化Al的選擇性氧化最近，Xinpo Lu等人51嘗試向Zr2Al4C5中加入瓷。結(jié)果表明，由于試樣表面生成了由(Zr,Ti)O2, Al2O3了Zr(Ti)2Al4C5組成的保護性氧化層了氧向材料的進一步擴散， 使得Ti的加入可以顯著提高可以想到，向中加入Zr2Al4C5其它金屬元素以Zr2Al4C5的抗氧化性。由此替代一部分Zr是改善Zr2Al

56、4C5抗氧化性的一種可能的途徑。1.3 Zr2Al4C5 的應(yīng)用前景Zr2Al4C5 陶瓷在各個方面的應(yīng)用前景非常廣闊，就目前來看，將在以下領(lǐng)域有所作為-1) 高溫結(jié)構(gòu)材料。Zr2Al4C5 陶瓷的密度比高溫合金低得多，而抗氧化性和高溫力學(xué)性能也比目前應(yīng)用的高溫合金要好得多，且加工成本較低。另外，其抗性能要超過大多數(shù)結(jié)構(gòu)陶瓷?？杉庸ば蕴沾?。Zr2Al4C5 陶瓷有著很好的可加工性，主要體現(xiàn)在燒結(jié)后還可進行再加工。熱交換器。Zr2Al4C1) 高溫結(jié)構(gòu)材料。Zr2Al4C5 陶瓷的密度比高溫合金低得多，而抗氧化性和高溫力學(xué)性能也比目前應(yīng)用的高溫合金要好得多，且加工成本較低。另外，其抗性能要超過大

57、多數(shù)結(jié)構(gòu)陶瓷?？杉庸ば蕴沾?。Zr2Al4C5 陶瓷有著很好的可加工性，主要體現(xiàn)在燒結(jié)后還可進行再加工。熱交換器。Zr2Al4C5 陶瓷的熱導(dǎo)率較高，并且其化學(xué)穩(wěn)定性較好、抗性能較高?？捎米鳠犭姴牧?。Zr2Al4C5 陶瓷具有良好的熱電性質(zhì)，熱電轉(zhuǎn)換效率較高，是發(fā)電機和熱泵的理想的候選材料之一。Zr2Al4C5 材料的研究起步較晚，很多方面的研究才剛剛開始。隨著對材料方法、結(jié)構(gòu)特征及性能研究的進一步深入，材料的各方面性能有望大幅度提高，由此可見，Zr2Al4C5 材料的應(yīng)用前景十分廣闊。1.4 主要研究內(nèi)容面提及的關(guān)于 Zr-Al-C 陶瓷的研究成果基礎(chǔ)上迫切需要提高這些三環(huán)境。而 Zr2Al4

58、C5 的韌性元陶瓷韌性和抗氧化性，來滿足其應(yīng)用于各種和抗氧化性與其它三元層狀陶瓷相比并不突出，這使其在溫環(huán)境下的應(yīng)用受到限制，因此提高韌性和抗氧化性具有非常重要的意義。由現(xiàn)有工作得到啟Cr 元素替代 Zr 形成Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷可能成為提高 Zr-Al-C 氧化性的途徑，針對這法，本文主要進行了以下工作：1) ZrCAlCr3C2 和炭黑粉為原料，采用熱壓燒結(jié)法陶瓷材料。具體燒結(jié)溫度對材料微結(jié)構(gòu)的影響，優(yōu)化材料組分，制定合理的熱壓燒結(jié)工藝參數(shù)，材料。出反應(yīng)完全、組織均勻致密的Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷2) X 射線電子衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析等方法對的

59、Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷材料的物相組成、顯微結(jié)構(gòu)等進行分析，并對Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷材料的室溫力學(xué)性能進的關(guān)系。試，研究微結(jié)構(gòu)與性能間3) 利用馬弗爐對Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷材料進行靜態(tài)氧化實驗。通過測量不Cr 含量試樣在不同溫度、不同時間氧化前后的表面增重、氧化層厚度、微觀結(jié)構(gòu)和相組成變化等來衡量材料的抗氧化性能，并分析材料的靜態(tài)氧化機制。-2 2.1 引言熱壓燒結(jié)Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷材料與所用原料、工藝均有密切關(guān)系。通過不同的材料分析測試方法對材料的各項性能進行了評價與表征。本章主要介紹了試驗所選用的原材料粉末的粒度、組分、形貌、尺寸，材料的工藝及顯微組織

60、分析和性能測試的方法。2.2 試驗原料材料所采用的初始粉末為ZrC 粉、Al 粉、Cr3C2 粉和炭黑粉。其中ZrC 粉購于長沙，Cr3C2 2.1 引言熱壓燒結(jié)Zr(Cr)2Al4C5 陶瓷材料與所用原料、工藝均有密切關(guān)系。通過不同的材料分析測試方法對材料的各項性能進行了評價與表征。本章主要介紹了試驗所選用的原材料粉末的粒度、組分、形貌、尺寸，材料的工藝及顯微組織分析和性能測試的方法。2.2 試驗原料材料所采用的初始粉末為ZrC 粉、Al 粉、Cr3C2 粉和炭黑粉。其中ZrC 粉購于長沙，Cr3C2 粉購于株洲硬質(zhì)合金，炭黑粉購于青島天盛新材料，。原始粉Al 粉購于省遠洋鋁業(yè)末的顯微形貌如