TiB2/ZrB2-C自生復合材料涂層的制備與表征

楊金華，　劉占軍，　王立勇，　郭全貴，　宋進仁，　劉　朗

(1.中國科學院山西煤炭化學研究所，中國科學院炭材料重點實驗室，山西 太原030001；2.中國科學院大學，北京100049)

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TiB2/ZrB2-C自生復合材料涂層的制備與表征

楊金華1,2，劉占軍1，王立勇1,2，郭全貴1，宋進仁1，劉朗1

(1.中國科學院山西煤炭化學研究所，中國科學院炭材料重點實驗室，山西 太原030001；2.中國科學院大學，北京100049)

摘要：通過加熱TiB2及ZrB2粉末與等靜壓炭塊至共熔點以上的方法制備出新型炭/陶復合材料涂層TIB、ZRB-1與ZRB-2。結果表明,所制自生復合材料涂層的表層與內部結構明顯不同,表層由B摻雜的高度有序石墨構成，內部由TiB2-C或ZrB2-ZrC-C合金組成。TIB、ZRB-1與ZRB-2涂層中石墨的d002值分別為0.335 9、0.336 0與0.335 4 nm，接近或等于單晶石墨的d002值(0.335 4 nm)，表明高度有序石墨結構的形成。3種涂層內部石墨的拉曼光譜中D峰、D'峰明顯， 2D峰強度低及G峰向高波數偏移，這些特征是由石墨碳網格結構中B摻雜所致。此外，ZrB2粒徑小有利于涂層表層應力的釋放。

關鍵詞：石墨； 陶瓷； 涂層； 自生復合材料

LIU Zhan-jun, Ph. D, Professor. E-mail: zjliu03@sxicc.ac.cn

Authorintroduction: YANG Jin-hua, Ph. D. E-mail: jhyang@sxicc.ac.cn

1前言

炭材料具有低密度、低熱膨脹系數、高溫力學性能優異等一系列優點，是常用的高溫結構材料之一。然而，炭材料在高于400 ℃的含氧氣氛中易被氧化，限制了其在高溫材料領域的應用。許多超高溫陶瓷材料，如TiB2、ZrB2及HfB2等具有高的熔點和抗氧化性能而被廣泛應用于超高溫材料領域[1]。將二者結合以制備炭/陶復合材料是超高溫材料領域發展的重點方向之一。二者結合的方式通常有基體改性法或涂層法。在基體改性法中，將ZrC[2,3]或者Zr[4]加入炭材料基體中，可以顯著地提高材料的抗氧化性或耐燒蝕性，主要原因是ZrC在高溫氧化時會在材料表面形成一層致密的ZrO2薄膜，有效地保護炭材料。……